Energie ze slunečního světla - Napájení výzkumu vesmíru sluneční energií

Stručný popis:

V této sadě aktivit se studenti seznámí se dvěma pojmy, které ovlivňují konstrukci solárních panelů pro vesmírné mise: inverzní kvadratický zákon a úhel dopadu.

Studenti provedou dva jednoduché výzkumy s využitím fotovoltaického článku (solárního článku) a zdroje světla.

Nejprve změří, jak se mění výkon produkovaný solárními články v závislosti na vzdálenosti od zdroje světla, a pokusí se experimentálně získat inverzní kvadratický zákon pro intenzitu světla.

Studenti poté provedou druhý experiment, ve kterém budou zkoumat závislost výkonu solárního článku na úhlu dopadu. Nakonec tyto koncepty aplikují na skutečné vesmírné mise ESA.

Předmět: Věda, fyzika

Cíle učení

Pochopení a výpočet intenzity světla.

Pochopení úhlu dopadu.

Poznávání solárních článků.

Provádějte praktické pokusy s cílem prozkoumat inverzní kvadratický zákon světla a vliv úhlu dopadu světla.

Analýza a vykreslování dat.

Konstrukce jednoduchých elektrických obvodů pomocí solárních článků.

Poznávání rozdílu elektrických potenciálů, elektrického proudu, výkonu a intenzity světla.

Zkoumání požadavků na solární energii při vesmírných misích.

Věkové rozmezí:

14 - 18 let

Čas

Příprava: 1 hodina
Sestavení experimentu: 20 minut
Lekce: 1 hodina a 30 minut

Zdroj je k dispozici v:

Angličtina, Dánský, Francouzština, Němčina, Polský a Španělština

Aktivita 1: Inverzní kvadratický zákon

V této praktické úloze studenti vypočítají výkon solárního panelu měřením elektrického proudu a rozdílu elektrických potenciálů a pokusí se z experimentálních měření odvodit inverzní kvadratický zákon.

Vybavení

Pracovní list pro studenty vytištěný pro každou skupinu

Příloha 1 vytištěná pro každou skupinu

Tmavá krabice (otevřená na jednom konci)

Tužka/pero

Elektrické kabely

Sellotape

Zdroj světla (malá žárovka, 4,5 V, 0,3 A)

Pravítko

30 cm dlouhá tyč (například dřevěná)

Materiál, který blokuje světlo (například houba, látka).

Ampérmetr a voltmetr (nebo multimetr)

Krokodýlí klipy

Aktivita 2: Úhel dopadu

V této aktivitě se studenti seznámí s významem úhlu dopadu a s výhodami optimálního umístění solárních článků. Pomocí experimentu změří, jak úhel dopadu ovlivňuje výkon.

Vybavení

Pracovní list pro studenty vytištěný pro každou skupinu

Příloha 2 vytištěná pro každou skupinu

Tužka/pero

Experimentální uspořádání z aktivity 1 (viz příloha 2)

Tyč k otáčení solárního článku (například grilovací tyč).

Úhloměr

Aktivita 3: Výzkum vesmíru pomocí solární energie

V této aktivitě si studenti procvičí použití inverzního kvadratického zákona v aplikaci na skutečné vesmírné mise ESA. Studenti zjistí, jak vlastnosti inverzního kvadratického zákona ovlivňují velikost solárních panelů a jak je úhel dopadu rozhodující pro mise, které se vydávají do blízkosti Slunce.

Vybavení

Pracovní list pro studenty vytištěný pro každého studenta

Tužka/pero

Kalkulačka

Věděli jste to?

Mezinárodní vesmírná stanice (ISS) je napájena solárními panely. Obrázek vpravo ukazuje některé ze solárních panelů na ISS, kde je současně umístěno až šest astronautů. Jak ISS obíhá kolem Země, solární panely lze otáčet tak, aby mířily více přímo na Slunce. Panely pokrývají plochu 2500 m³ - to odpovídá velikosti poloviny fotbalového hřiště.

Klíčová slova:

Zdroje pro učebny, Energie, Světlo, Fyzika, Power, Věda, Sekundární, Solární energie