Putere din lumina soarelui - Alimentarea explorării spațiale cu energie solară

Scurtă descriere:

În acest set de activități, elevii vor învăța despre două concepte care influențează proiectarea panourilor solare pentru misiunile spațiale: legea pătratului invers și unghiul de incidență.

Elevii vor efectua două investigații simple folosind o celulă fotovoltaică (celulă solară) și o sursă de lumină.

În primul rând, ei vor măsura modul în care puterea produsă de celulele solare variază în funcție de distanța față de sursa de lumină și vor încerca să extragă experimental legea pătratului invers pentru intensitatea luminii.

Elevii vor efectua apoi un al doilea experiment pentru a investiga dependența puterii de ieșire a celulei solare de unghiul de incidență. În cele din urmă, ei vor aplica aceste concepte la misiuni spațiale reale ale ESA.

Subiect: Știință, Fizică
Obiective de învățare:  
  • Înțelegerea și calcularea intensității luminii.
  • Înțelegerea unghiului de incidență.
  • Învățarea despre celulele solare.
  • Efectuați experimente practice pentru a studia legea pătratului invers al luminii și impactul unghiului de incidență a luminii.
  • Analiza și reprezentarea grafică a datelor.
  • Construirea de circuite electrice simple cu ajutorul celulelor solare.
  • Învățarea despre diferența de potențial electric, curentul electric, puterea și intensitatea luminii.
  • Investigarea cerințelor de energie solară pentru misiunile spațiale.

Intervalul de vârstă:
14 - 18 ani

Timp
Pregătirea: 1 oră
Asamblarea experimentului: 20 de minute
Lecție: 1 oră până la 30 de minute

Limbi:
 Engleză, Daneză, Franceză, Germană, Poloneză, și Spaniolă.
Descărcați activitatea - EN
Activitatea 1: Legea pătratului invers

În cadrul acestei activități practice, elevii vor calcula puterea de ieșire a unui panou solar prin măsurarea curentului electric și a diferenței de potențial electric și vor încerca să extragă legea pătratului invers din măsurătorile lor experimentale.
Echipament

  • Fișa de lucru a elevilor tipărită pentru fiecare grup
  • Anexa 1 tipărită pentru fiecare grup
  • O cutie întunecată (deschisă la un capăt)
  • Stilou/creion
  • Cabluri electrice
  • Banda Sellotape
  • Sursă de lumină (bec mic, 4,5V, 0,3A)
  • Rigla
  • tijă de 30 cm (de exemplu, un băț de lemn)
  • Material pentru a bloca lumina (de exemplu, un burete, o cârpă)
  • Ampermetru și voltmetru (sau un multimetru)
  • Clipuri de crocodil
Activitatea 2: Unghiul de incidență

În cadrul acestei activități, elevii vor învăța despre importanța unghiului de incidență și despre beneficiile poziționării optime a celulelor solare. Printr-un experiment, ei vor măsura modul în care unghiul de incidență influențează producția de energie.
Echipament

  • Fișa de lucru a elevilor tipărită pentru fiecare grup
  • Anexa 2 tipărită pentru fiecare grup
  • Stilou/creion
  • Configurația experimentală din activitatea 1 (a se vedea anexa 2)
  • Băț pentru a roti celula solară (de exemplu, un băț de grătar)
  • Protractor
Activitatea 3: Explorarea spațiului cu ajutorul energiei solare

În cadrul acestei activități, elevii exersează utilizarea legii pătratului invers în cadrul unor misiuni spațiale reale ale ESA. Elevii vor descoperi modul în care proprietățile legii pătratului invers influențează dimensiunea panourilor solare și cum unghiul de incidență este de o importanță critică pentru misiunile care se aventurează în apropierea Soarelui.
Echipament

  • Fișă de lucru tipărită pentru fiecare elev
  • Stilou/creion
  • Calculator

Știați că?

Stația Spațială Internațională (ISS) este alimentată de panouri solare. Imaginea din dreapta prezintă câteva dintre panourile solare de pe ISS, unde se află până la șase astronauți în același timp. Pe măsură ce ISS orbitează în jurul Pământului, panourile solare pot fi rotite pentru a fi orientate mai direct spre Soare. Panourile se întind pe o suprafață de 2500 m³ - adică echivalentul a jumătate de teren de fotbal.

Panouri solare pe ISS

Cuvinte-cheie:

, , , ,