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.

Veková kategória:
14 - 18 rokov

Čas
Príprava: 1 hodina
Zostavenie experimentu: 20 minút
Lekcia: 1 hodina až 30 minút

Jazyky:
 Angličtina, Dánsky, Francúzsky, Nemčina, Poľskýa Španielčina.
Aktivita na stiahnutie - EN
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.

Solárne panely na ISS

Kľúčové slová:

, , , ,