Ficha de Física e Química A — Painel Fotovoltaico: Irradiância e Potência: Atividade Laboratorial (10.º Ano)
Atividade laboratorial de Física e Química A do 10.º ano: influência da irradiância e da diferença de potencial na potência elétrica de um painel fotovoltaico, com determinação do ponto de máxima potência.
O que inclui esta ficha
- Objetivo, material, normas de segurança e cuidado experimental (uma variável de cada vez)
- Parte A: irradiância variável com carga fixa — i ∝ G e P quase linear
- Parte B: carga variável com G fixo — curva U(i) e ponto de máxima potência
- Registo de dados com as duas tabelas e cálculo P = U · i
- Análise e conclusão com 6 questões e tabela de fontes de erro sistemático
Competências que desenvolve: Isolar variáveis num protocolo experimental, construir duas curvas características de um gerador real, calcular potências e identificar o ponto de operação ótimo (MPPT).
Conteúdo programático: Tema 3 — Energia e sua conservação, subtema «Fenómenos térmicos»: influência da irradiância e da ddp na potência elétrica de um painel fotovoltaico; relação entre potência, tensão e corrente; ponto de máxima potência.
Porque isto importa
O painel fotovoltaico é um gerador com personalidade própria, e esta atividade mostra as duas faces dela: de um lado, a luz manda na corrente (i ∝ G — mais fotões, mais corrente); do outro, a carga reparte a tensão (de circuito aberto a curto-circuito, U cai enquanto i sobe). P = U · i vive do equilíbrio entre os dois e tem um máximo que nem sempre está onde se espera — daí os inversores MPPT rastrearem esse ponto continuamente. Para além do conteúdo, o protocolo é um exercício exemplar de método: parte A com carga fixa, parte B com G fixo, uma variável de cada vez — exatamente a estrutura das questões de investigação do exame nacional. E liga directamente a um tema de atualidade: eficiência de instalações solares.
Erros comuns
- Mudar a carga e a irradiância na mesma série — dados incomparáveis.
- Assumir P máximo em circuito aberto (P = 0: i = 0) ou em curto-circuito (P = 0: U = 0).
- Medir G fora do ângulo do painel — a irradiância incidente não é a projetada.
- Esquecer que i ∝ G é quase proporcional (a tensão quase não acompanha).
Como usar esta ficha
Imprime a ficha e resolve os exercícios sem consultar as soluções. Só depois de terminar compara as respostas com as soluções incluídas no final do PDF — é nessa comparação que se identifica o que ainda precisa de revisão. Se um exercício ficar errado, vale a pena voltar à matéria correspondente antes de avançar.