Energija iš saulės šviesos - kosmoso tyrinėjimų varoma saulės energija

Trumpas aprašymas:

Atlikdami šį užduočių rinkinį mokiniai sužinos apie dvi sąvokas, turinčias įtakos saulės baterijų projektavimui kosminėse misijose: atvirkštinio kvadrato dėsnį ir kritimo kampą.

Mokiniai atliks du nesudėtingus tyrimus, naudodami fotovoltinį elementą (saulės elementą) ir šviesos šaltinį.

Pirmiausia jie išmatuos, kaip saulės elementų gaminama galia kinta priklausomai nuo atstumo iki šviesos šaltinio, ir bandys eksperimentiškai atkurti atvirkštinį kvadratinį dėsnį šviesos intensyvumui.

Tada mokiniai atliks antrą eksperimentą, kad ištirtų saulės elemento galios priklausomybę nuo kritimo kampo. Galiausiai jie pritaikys šias sąvokas realioms EKA kosminėms misijoms.

Tema: Mokslas, fizika
Mokymosi tikslai:  
  • Suprasti ir apskaičiuoti šviesos intensyvumą.
  • Suprasti kritimo kampą.
  • Mokymasis apie saulės elementus.
  • Atlikite praktinius eksperimentus, kad ištirtumėte atvirkštinį kvadratinį šviesos dėsnį ir šviesos kritimo kampo įtaką.
  • Duomenų analizė ir braižymas.
  • Paprastų elektros grandinių sudarymas naudojant saulės elementus.
  • Mokymasis apie elektrinių potencialų skirtumą, elektros srovę, galią ir šviesos intensyvumą.
  • Saulės energijos poreikių kosmoso misijose tyrimas.

Amžiaus diapazonas:
14 - 18 metų

Laikas
Paruošimas: 1 val.
Eksperimento surinkimas: 20 minučių
Pamokos trukmė: nuo 1 valandos iki 30 minučių

Kalbos:
 Anglų kalba, Danų, Prancūzų kalba, Vokiečių kalba, Lenkų kalba, ir Ispanų kalba.
Atsisiųsti veiklą - EN
1 veikla: atvirkštinis kvadrato dėsnis

Atlikdami šią praktinę užduotį mokiniai apskaičiuos saulės kolektoriaus galią matuodami elektros srovę ir elektrinių potencialų skirtumą ir bandys iš eksperimentinių matavimų išvesti atvirkštinį kvadratinį dėsnį.
Įranga

  • Kiekvienai grupei atspausdintas mokinio darbo lapas
  • 1 priedas, atspausdintas kiekvienai grupei
  • Tamsi dėžė (atidaryta viename gale)
  • Rašiklis / pieštukas
  • Elektros kabeliai
  • Sellotape
  • Šviesos šaltinis (maža lemputė, 4,5 V, 0,3 A)
  • Valdovas
  • 30 cm ilgio strypas (pvz., medinė lazda)
  • Medžiaga šviesai užstoti (pvz., kempinė, audinys)
  • Ampermetras ir voltmetras (arba multimetras)
  • Krokodilo spaustukai
2 veikla: kritimo kampas

Atlikdami šią užduotį mokiniai sužinos apie kritimo kampo svarbą ir optimalaus saulės elementų išdėstymo naudą. Atlikdami eksperimentą jie išmatuos, kaip kritimo kampas veikia išgaunamą galią.
Įranga

  • Kiekvienai grupei atspausdintas mokinio darbo lapas
  • 2 priedas, atspausdintas kiekvienai grupei
  • Rašiklis / pieštukas
  • Eksperimentinė sąranka iš 1 veiklos (žr. 2 priedą)
  • Lazda saulės elementui pasukti (pvz., BBQ lazda)
  • Ištraukiamasis matuoklis
3 veikla: kosmoso tyrinėjimas naudojant saulės energiją

Atlikdami šią užduotį mokiniai praktiškai išbandys atvirkštinio kvadrato dėsnio taikymą tikroms EKA kosminėms misijoms. Mokiniai sužinos, kaip atvirkštinio kvadrato dėsnio savybės lemia, kokio dydžio turi būti saulės baterijos, ir kaip kritimo kampas yra labai svarbus misijoms, vykstančioms arti Saulės.
Įranga

  • Kiekvienam mokiniui atspausdintas darbo lapas
  • Rašiklis / pieštukas
  • Skaičiuoklė

Ar žinojote?

Tarptautinę kosminę stotį (TKS) maitina saulės baterijos. Dešinėje pusėje esančiame paveikslėlyje pavaizduoti kai kurie TKS, kurioje vienu metu gyvena iki šešių astronautų, saulės kolektoriai. Kai TKS skrieja aplink Žemę, saulės baterijas galima pasukti, kad jos būtų nukreiptos tiesiai į Saulę. Skydai užima 2500 m³ plotą - tai atitinka pusės futbolo aikštės dydį.

Saulės baterijos TKS

Reikšminiai žodžiai:

, , , ,