Energia zo slnečného svetla - Napájanie vesmírneho výskumu slnečnou energiou
Stručný opis:
V tomto súbore aktivít sa študenti oboznámia s dvoma pojmami, ktoré ovplyvňujú konštrukciu solárnych panelov pre vesmírne misie: inverzný kvadratický zákon a uhol dopadu.
Žiaci vykonajú dva jednoduché výskumy s použitím fotovoltaického článku (solárneho článku) a zdroja svetla.
Najprv zmerajú, ako sa mení výkon produkovaný solárnymi článkami v závislosti od vzdialenosti od zdroja svetla, a pokúsia sa experimentálne získať inverzný kvadratický zákon pre intenzitu svetla.
Študenti potom vykonajú druhý experiment, v ktorom budú skúmať závislosť výkonu solárneho článku od uhla dopadu. Nakoniec použijú tieto koncepty na skutočné vesmírne misie ESA.
Predmet:
Veda, fyzika
Ciele vzdelávania:
Pochopenie a výpočet intenzity svetla.
Pochopenie uhla dopadu.
Učenie sa o solárnych článkoch.
Vykonajte praktické experimenty na preskúmanie obráteného kvadratického zákona svetla a vplyvu uhla dopadu svetla.
Analýza a vykresľovanie údajov.
Konštrukcia jednoduchých elektrických obvodov pomocou solárnych článkov.
Poznávanie rozdielu elektrických potenciálov, elektrického prúdu, výkonu a intenzity svetla.
Skúmanie požiadaviek na solárnu energiu pri vesmírnych misiách.
Aktivita 1: Inverzný kvadratický zákon
V tejto praktickej aktivite žiaci vypočítajú výkon solárneho panelu meraním elektrického prúdu a rozdielu elektrických potenciálov a pokúsia sa z experimentálnych meraní získať inverzný kvadratický zákon.
Zariadenie
Pracovný list pre študentov vytlačený pre každú skupinu
Príloha 1 vytlačená pre každú skupinu
Tmavá škatuľa (otvorená na jednom konci)
Pero/ceruzka
Elektrické káble
Sellotape
Zdroj svetla (malá žiarovka, 4,5 V, 0,3 A)
Pravítko
30 cm tyč (napríklad drevená)
Materiál na blokovanie svetla (napríklad špongia, tkanina)
Ampérmeter a voltmeter (alebo multimeter)
Krokodílie klipy
Aktivita 2: Uhol dopadu
V tejto aktivite sa študenti dozvedia o dôležitosti uhla dopadu a výhodách optimálneho umiestnenia solárnych článkov. Prostredníctvom experimentu zmerajú, ako uhol dopadu ovplyvňuje výkon.
Zariadenie
Pracovný list pre študentov vytlačený pre každú skupinu
Príloha 2 vytlačená pre každú skupinu
Pero/ceruzka
Experimentálne usporiadanie z aktivity 1 (pozri prílohu 2)
Tyč na otáčanie solárneho článku (napríklad tyč na grilovanie)
Úhlomer
Aktivita 3: Výskum vesmíru pomocou solárnej energie
V tejto aktivite si študenti precvičia používanie inverzného kvadratického zákona pri aplikácii na skutočné vesmírne misie ESA. Študenti zistia, ako vlastnosti inverzného kvadratického zákona ovplyvňujú veľkosť solárnych panelov a ako je uhol dopadu rozhodujúci pre misie, ktoré sa vydávajú do blízkosti Slnka.
Zariadenie
Pracovný list pre žiaka vytlačený pre každého žiaka
Pero/ceruzka
Kalkulačka
Vedeli ste to?
Medzinárodná vesmírna stanica (ISS) je napájaná solárnymi panelmi. Na obrázku vpravo sú zobrazené niektoré solárne panely na ISS, ktorá je domovom až šiestich astronautov naraz. Keďže ISS obieha okolo Zeme, solárne panely sa dajú otáčať tak, aby smerovali viac priamo na Slnko. Panely sa rozprestierajú na ploche 2 500 m³, čo zodpovedá veľkosti polovice futbalového ihriska.
Stručný opis: V tomto súbore aktivít sa žiaci dozvedia, ako vedci skúmajú exoplanéty pomocou satelitov, ako je Cheops (CHaracterising ExOPlanet Satellite), pomocou tranzitnej metódy.