moon_camp

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
    Stáhnout aktivitu PDF - EN
    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.

    Solární panely na ISS

    Klíčová slova:
    , , , , , , ,