Virtaa auringonvalosta - Avaruustutkimus aurinkoenergialla

Lyhyt kuvaus:

Tässä tehtäväkokonaisuudessa opiskelijat oppivat kahdesta käsitteestä, jotka vaikuttavat avaruuslentojen aurinkopaneelien suunnitteluun: käänteinen neliölaki ja valon osumakulma.

Oppilaat tekevät kaksi yksinkertaista tutkimusta, joissa käytetään aurinkokennoa ja valonlähdettä.

Ensin he mittaavat, miten aurinkokennojen tuottama teho vaihtelee etäisyyden mukaan valonlähteestä, ja yrittävät kokeellisesti löytää käänteisen neliölain valon voimakkuudelle.

Tämän jälkeen opiskelijat suorittavat toisen kokeen, jossa tutkitaan aurinkokennon tehon riippuvuutta auringon tulokulmasta. Lopuksi he soveltavat näitä käsitteitä todellisiin ESA:n avaruuslentoihin.

Aihe: Tiede, Fysiikka
Oppimistavoitteet:  
  • Valon voimakkuuden ymmärtäminen ja laskeminen.
  • Ymmärrys kohtauskulmasta.
  • Aurinkokennoista oppiminen.
  • Suorita käytännön kokeita valon käänteisen neliölain ja valon tulokulman vaikutuksen tutkimiseksi.
  • Tietojen analysointi ja piirtäminen.
  • Yksinkertaisten virtapiirien rakentaminen aurinkokennojen avulla.
  • Sähköpotentiaalieron, sähkövirran, tehon ja valon voimakkuuden oppiminen.
  • Avaruuslentojen aurinkoenergiavaatimusten tutkiminen.

Ikäjakauma:
14 - 18-vuotiaat

Aika
Valmistelu: 1 tunti
Kokeen kokoaminen: 20 minuuttia
Oppitunti: 1 tunti - 30 minuuttia

Kielet:
 Englanti, Tanskalainen, Ranskan, Saksan, Puolanja Espanjan.
Lataa aktiviteetti - EN
Tehtävä 1: Käänteinen neliölaki

Tässä käytännönläheisessä toiminnassa oppilaat laskevat aurinkopaneelin tehon mittaamalla sähkövirran ja sähköpotentiaalieron ja yrittävät saada käänteisen neliölain kokeellisista mittauksista.
Laitteet

  • Oppilaiden tulostettu työlehti kullekin ryhmälle
  • Liite 1 painettuna kullekin ryhmälle
  • Tumma laatikko (toisesta päästä avoin)
  • Kynä/kynä
  • Sähkökaapelit
  • Selloteippi
  • Valonlähde (pieni hehkulamppu, 4,5V, 0,3A)
  • Hallitsija
  • 30 cm:n sauva (esimerkiksi puukeppi).
  • Materiaali, joka estää valoa (esimerkiksi sieni, kangas).
  • Ampeeri- ja volttimittari (tai yleismittari).
  • Krokotiili leikkeet
Tehtävä 2: Kohtauskulma

Tässä tehtävässä oppilaat oppivat, mikä on valon osumakulman merkitys ja mitä hyötyä aurinkokennojen optimaalisesta sijoittelusta on. He mittaavat kokeen avulla, miten kohtauskulma vaikuttaa tuotettuun tehoon.
Laitteet

  • Oppilaiden tulostettu työlehti kullekin ryhmälle
  • Liite 2 painettuna kullekin ryhmälle
  • Kynä/kynä
  • Koejärjestelyt toimesta 1 (ks. liite 2).
  • Tikku aurinkokennon pyörittämiseen (esimerkiksi grillivarras).
  • Suuntima
Tehtävä 3: Avaruuden tutkiminen aurinkoenergian avulla

Tässä tehtävässä opiskelijat harjoittelevat käänteisen neliölain käyttöä ESA:n avaruuslentoihin. Opiskelijat saavat selville, miten käänteisen neliölain ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka suuria aurinkopaneelien on oltava ja miten auringon kohtauskulma on ratkaisevan tärkeä Auringon lähelle suuntautuvissa avaruuslennoissa.
Laitteet

  • Jokaiselle oppilaalle tulostettu oppilastyölehti
  • Kynä/kynä
  • Laskin

Tiesitkö?

Kansainvälinen avaruusasema (ISS) toimii aurinkopaneeleilla. Oikeanpuoleisessa kuvassa näkyy osa ISS:n aurinkopaneeleista, joissa asuu kerrallaan jopa kuusi astronauttia. ISS:n kiertäessä Maata aurinkopaneeleita voidaan kääntää, jotta ne suuntautuisivat suoremmin kohti Aurinkoa. Paneelien pinta-ala on 2500 m³ eli puolen jalkapallokentän kokoinen.

ISS:n aurinkopaneelit

Avainsanat:

, , , ,