Energia a napfényből - Napenergiával az űrkutatás meghajtása
Rövid leírás:
Ebben a feladatsorban a tanulók két olyan fogalmat ismerhetnek meg, amelyek befolyásolják az űrmissziók napelemeinek tervezését: a fordított négyzetes törvényt és a beesési szöget.
A tanulók két egyszerű vizsgálatot végeznek egy fotovoltaikus cella (napelem) és egy fényforrás segítségével.
Először is megmérik, hogy a napelemek által termelt teljesítmény hogyan változik a fényforrástól való távolság függvényében, és kísérletileg megpróbálják a fényintenzitás fordított négyzetes törvényét visszanyerni.
A tanulók ezután egy második kísérletet végeznek, hogy megvizsgálják a napelem teljesítményének függését a beesési szögtől. Végül ezeket a fogalmakat valódi ESA űrmissziókra alkalmazzák.
Téma: A téma a következő:
Tudomány, fizika
Tanulási célok:
A fényintenzitás megértése és kiszámítása.
A beesési szög megértése.
Tanulás a napelemekről.
Végezzen gyakorlati kísérleteket a fény fordított négyzetes törvényének és a fény beesési szögének hatásának vizsgálatára.
Az adatok elemzése és ábrázolása.
Egyszerű elektromos áramkörök építése napelemek segítségével.
Az elektromos potenciálkülönbség, az elektromos áram, a teljesítmény és a fényerősség megismerése.
Az űrmissziók napenergiaigényének vizsgálata.
Korosztály:
14-18 éves korig
Idő
Előkészítés: 1 óra
Kísérlet összeállítása: 20 perc
Lecke: 1 óra és 30 perc között
Nyelvek: Angol, Dán, Francia, Német, Lengyel, és Spanyol.
Tevékenység 1: A fordított négyzetes törvény
Ebben a gyakorlati tevékenységben a tanulók az elektromos áram és az elektromos potenciálkülönbség mérésével kiszámítják egy napelem teljesítményét, és megpróbálják a kísérleti mérésekből a fordított négyzetes törvényt kiszámítani.
Berendezések
Diák munkalap nyomtatva minden csoport számára
Az 1. melléklet minden csoport számára kinyomtatva
Egy sötét doboz (az egyik végén nyitott)
Toll/ceruza
Elektromos kábelek
Sellotape
Fényforrás (kis izzó, 4,5V, 0,3A)
Vonalzót
30 cm-es rúd (például egy fapálca)
Fényt blokkoló anyag (pl. szivacs, rongy)
Amper- és voltmérő (vagy multiméter)
Krokodil klipszek
2. tevékenység: A beesési szög
Ebben a tevékenységben a tanulók megismerkednek a beesési szög fontosságával és a napelemek optimális elhelyezésének előnyeivel. Egy kísérlet során megmérik, hogy a beesési szög hogyan befolyásolja a kimenő teljesítményt.
Berendezések
Diák munkalap nyomtatva minden csoport számára
melléklet nyomtatva az egyes csoportok számára
Toll/ceruza
Kísérleti elrendezés az 1. tevékenységből (lásd a 2. mellékletet)
Pálca a napelem forgatásához (például grillpálca)
Szögmérő
3. tevékenység: A világűr felfedezése napenergiával
Ebben a feladatban a tanulók gyakorolják a fordított négyzetes törvény alkalmazását valós ESA űrmissziókra alkalmazva. A tanulók felfedezik, hogy a fordított négyzetes törvény tulajdonságai hogyan befolyásolják, hogy mekkora napelemeknek kell lenniük, és hogy a beesési szögnek milyen döntő jelentősége van a Naphoz közel merészkedő küldetéseknél.
Berendezések
Diák munkalap nyomtatva minden diák számára
Toll/ceruza
Számológép
Tudtad?
A Nemzetközi Űrállomás (ISS) napelemekkel működik. A jobb oldali képen az ISS néhány napelemtáblája látható, ahol egyszerre akár hat űrhajós is tartózkodhat. Ahogy az ISS a Föld körül kering, a napelemek elforgathatók, hogy közvetlenebbül a Napra irányuljanak. A panelek 2500 m³ területet fednek le - ez egy fél futballpálya méretének felel meg.
Rövid leírás: Ebben a tevékenységben a tanulók egy elliptikus tábla segítségével sebesség- és távolságméréseket végeznek egy elliptikus pályán keringő tárgy esetében. A
Rövid leírás: A felhőkamrák olyan dobozok, amelyeket kifejezetten töltött részecskék és sugárzás kimutatására készítettek. Ebben a tevékenységben egy felhőkamrát használunk az alfa-elektromos részecskék megfigyelésére.
Rövid leírás: A tanulók kis csoportokban dolgoznak majd egy exobolygó átvonulásának modellezésén a gazdatest csillaga előtt a következő eszközök segítségével.