Kraft fra sollys – Styrk romutforskning med solenergi

Kort beskrivelse:

I dette settet med aktiviteter vil studentene lære om to konsepter som påvirker solcellepaneldesign for romoppdrag: den omvendte kvadratloven og innfallsvinkelen.

Studentene skal utføre to enkle undersøkelser ved hjelp av en solcelle (solcelle) og en lyskilde.

Først vil de måle hvordan kraften som produseres av solcellene varierer med avstanden fra lyskilden og forsøke å hente frem den omvendte kvadratloven for lysintensitet eksperimentelt.

Studentene skal deretter gjennomføre et andre eksperiment for å undersøke avhengigheten av effektuttaket for solcellen med innfallsvinkelen. Til slutt vil de bruke disse konseptene på ekte ESA-romoppdrag.

Emne: Vitenskap, fysikk
Læringsmål:  
  • Forstå og beregne lysintensitet.
  • Forstå innfallsvinkelen.
  • Lær om solceller.
  • Utfør praktiske eksperimenter for å undersøke den omvendte kvadratloven til lys og virkningen av lysets innfallsvinkel.
  • Analysere og plotte data.
  • Konstruere enkle elektriske kretser ved bruk av solceller.
  • Lær om elektrisk potensialforskjell, elektrisk strøm, kraft og lysintensitet.
  • Undersøker krav til solenergi på romfart.

Aldersgruppe:
14 – 18 år

Tid
Forberedelse: 1 time
Eksperimentmontering: 20 minutter
Leksjon: 1 time til 30 minutter

Språk:
 Engelsk, Dansk, Fransk, Tysk, Pusseog Spansk.
Nedlastingsaktivitet - NO
Aktivitet 1: Den omvendte kvadratloven

I denne praktiske aktiviteten vil elevene beregne effekten til et solcellepanel ved å måle den elektriske strømmen og den elektriske potensialforskjellen og prøve å hente den omvendte kvadratloven fra sine eksperimentelle målinger.
Utstyr

  • Elevarbeidsark skrevet ut for hver gruppe
  • Vedlegg 1 trykt for hver gruppe
  • En mørk boks (åpen i den ene enden)
  • Penn/blyant
  • Elektriske kabler
  • Klebrig tape
  • Lyskilde (liten lyspære, 4,5V, 0,3A)
  • Hersker
  • 30 cm stang (for eksempel en trepinne)
  • Materiale for å blokkere lys (for eksempel en svamp, klut)
  • Amperemeter og voltmeter (eller et multimeter)
  • Krokodilleklemmer
Aktivitet 2: Innfallsvinkelen

I denne aktiviteten skal elevene lære om betydningen av innfallsvinkelen og fordelene med optimal posisjonering av solceller. Gjennom et eksperiment skal de måle hvordan innfallsvinkelen påvirker effektuttaket.
Utstyr

  • Elevarbeidsark skrevet ut for hver gruppe
  • Vedlegg 2 trykt for hver gruppe
  • Penn/blyant
  • Forsøksoppsett fra aktivitet 1 (se vedlegg 2)
  • Stick for å rotere solcellen (grillpinne for eksempel)
  • Gradskive
Aktivitet 3: Utforske verdensrommet med solenergi

I denne aktiviteten øver elevene på å bruke den omvendte kvadratloven i anvendelse på ekte ESA-romoppdrag. Studentene vil oppdage hvordan egenskapene til den omvendte kvadratloven påvirker hvor store solcellepanelene må være og hvordan innfallsvinkelen er av avgjørende betydning for oppdrag som begir seg nær solen.
Utstyr

  • Elevarbeidsark skrevet ut for hver elev
  • Penn/blyant
  • Kalkulator

Visste du?

Den internasjonale romstasjonen (ISS) drives av solcellepaneler. Bildet til høyre viser noen av solcellepanelene på ISS, som er hjemsted for opptil seks astronauter om gangen. Når ISS går i bane rundt jorden, kan solcellepanelene roteres for å peke mer direkte mot solen. Panelene spenner over et areal på 2500 m³ – det tilsvarer størrelsen på halvparten av en fotballbane.

Solcellepaneler på ISS

Keywords:

, , , ,