Strom aus Licht - Institut für naturwissenschaftliche Grundlagen
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Anhang 1: Tests Z 1.9<br />
<strong>Strom</strong> <strong>aus</strong> <strong>Licht</strong> - Schlussprüfung<br />
Name:....................................................................................................... Klasse: .........<br />
Wenn nichts angegeben ist, genügen Stichworte, evtl. ergänzt durch eine Skizze.<br />
Aufgabe 1: <strong>Licht</strong><br />
a) Wodurch unterscheidet sich ein "rotes Photon" von einem "blauen"?<br />
b) Wodurch unterscheiden sich der äussere und der innere Photoeffekt?<br />
c) Wieviel <strong>Licht</strong>energie fällt im Idealfall pro Sekunde auf einen Quadratmeter? (gerundet)<br />
5 Punkte<br />
Aufgabe 2: Halbleiter<br />
a) Weshalb leiten Halbleiter mit zunehmender Temperatur besser?<br />
b) Was ist ein p-Halbleiter?<br />
c) Wieso benötigt die Bildung eines Elektron-Loch-Paars Energie?<br />
6 Punkte<br />
Aufgabe 3: Halbleiter-Diode<br />
6 Punkte<br />
a) Was bedeutet "Rekombination"? Wie macht sie sich bemerkbar?<br />
b) Wie entsteht die Verarmungszone an einem p-n-Übergang?<br />
c) Weshalb fliesst kein <strong>Strom</strong> in Durchlassrichtung durch die Halbleiter-Diode, wenn nur eine<br />
sehr kleine äussere Spannung angelegt ist?<br />
Aufgabe 4: Solarzellen<br />
8 Punkte<br />
a) Skizzieren Sie eine Solarzelle im Querschnitt. - Bezeichnen Sie die n- und die p-Schicht und<br />
geben Sie an, in welche Richtung der Photostrom fliesst.<br />
b) Im Kapitel 4 war von einem Solargenerator mit 55 W Leistung die Rede. Die Betriebsspannung<br />
sei über 20 V, und er könne über 3 A <strong>Strom</strong> liefern. - Passt das alles zusammen?<br />
Aufgabe 5: Solargenerator <strong>für</strong> Transistorradio<br />
8 Punkte<br />
a) Planen Sie einen Solargenerator <strong>aus</strong> Si-Zellen <strong>für</strong> einen Transistorradio mit 6 V Betriebsspannung<br />
und 1 W Leistungsaufnahme. Wie viele und wie grosse Zellen brauchen Sie? Treffen<br />
Sie vernünftige Annahmen <strong>für</strong> den <strong>Licht</strong>einfall, bei dem das Gerät noch laufen soll.<br />
b) Typische aufladbare Batterien weisen 1.2 V Spannung und 1000 mAh "Kapazität" auf. - Wie<br />
viele von diesen braucht es <strong>für</strong> das Radio? Wie lange kann das Gerät in Betrieb sein, bis die<br />
ursprünglich vollen Batterien zu 80 % entladen sind? (Tiefentladung)<br />
Zusatzaufgabe: Energiepolitik<br />
8 Punkte<br />
Erläutern Sie in vollständigen Sätzen, weshalb es nicht mehr Netzverbund-Solaranlagen in der<br />
Schweiz gibt. Gehen Sie zur Illustration von der Situation Ihres Schulh<strong>aus</strong>es <strong>aus</strong>. Stellen Sie dem<br />
Bedarf von rund 100 W pro Schüler die Produktionsmöglichkeiten auf dem Gebäudedach oder<br />
allenfalls dem P<strong>aus</strong>enplatz gegenüber.<br />
Idealleistung: 30 Punkte<br />
ETH-Leitprogramm Physik<br />
<strong>Strom</strong> <strong>aus</strong> <strong>Licht</strong>
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