Power from Sunlight - Impulsar la exploración espacial con energía solar

Energía de la luz del sol - Impulsar la exploración espacial con energía solar

Breve descripción:

En este conjunto de actividades, los alumnos aprenderán dos conceptos que influyen en el diseño de los paneles solares para las misiones espaciales: la ley del cuadrado inverso y el ángulo de incidencia.

Los alumnos realizarán dos investigaciones sencillas utilizando una célula fotovoltaica (célula solar) y una fuente de luz.

En primer lugar, medirán cómo varía la potencia producida por las células solares con la distancia a la fuente de luz e intentarán recuperar la ley del cuadrado inverso para la intensidad de la luz de forma experimental.

A continuación, los alumnos realizarán un segundo experimento para investigar la dependencia de la potencia de la célula solar con el ángulo de incidencia. Por último, aplicarán estos conceptos a misiones espaciales reales de la ESA.

Asunto: Ciencia, Física

Objetivos de aprendizaje

Comprender y calcular la intensidad de la luz.

Comprender el ángulo de incidencia.

Aprender sobre las células solares.

Realiza experimentos prácticos para investigar la ley del cuadrado inverso de la luz y el impacto del ángulo de incidencia de la luz.

Análisis y trazado de datos.

Construir circuitos eléctricos sencillos con células solares.

Aprender sobre la diferencia de potencial eléctrico, la corriente eléctrica, la potencia y la intensidad de la luz.

Investigación de las necesidades de energía solar en las misiones espaciales.

Rango de edad:

14 - 18 años

Tiempo

Preparación: 1 hora
Montaje del experimento: 20 minutos
Lección: 1 hora y 30 minutos

Recurso disponible en:

Inglés, Danés, Francés, Alemán, Polaco y Español

Actividad 1: La ley del cuadrado inverso

En esta actividad práctica, los alumnos calcularán la potencia de un panel solar midiendo la corriente eléctrica y la diferencia de potencial eléctrico e intentarán recuperar la ley del cuadrado inverso a partir de sus mediciones experimentales.

Equipo

Hoja de trabajo de los alumnos impresa para cada grupo

Anexo 1 impreso para cada grupo

Una caja oscura (abierta en un extremo)

Bolígrafo/lápiz

Cables eléctricos

Sellotape

Fuente de luz (bombilla pequeña, 4,5 V, 0,3 A)

Regla

Varilla de 30 cm (por ejemplo, un palo de madera)

Material para bloquear la luz (por ejemplo, una esponja, una tela)

Amperímetro y voltímetro (o un multímetro)

Pinzas de cocodrilo

Actividad 2: El ángulo de incidencia

En esta actividad, los alumnos aprenderán la importancia del ángulo de incidencia y las ventajas de colocar las células solares de forma óptima. Mediante un experimento, medirán cómo influye el ángulo de incidencia en la producción de energía.

Equipo

Hoja de trabajo de los alumnos impresa para cada grupo

Anexo 2 impreso para cada grupo

Bolígrafo/lápiz

Montaje experimental de la actividad 1 (véase el anexo 2)

Palo para girar la célula solar (palo de barbacoa, por ejemplo)

Transportador

Actividad 3: Exploración del espacio con energía solar

En esta actividad, los estudiantes practican el uso de la ley del cuadrado inverso aplicada a las misiones espaciales reales de la ESA. Los estudiantes descubrirán cómo las propiedades de la ley del cuadrado inverso afectan al tamaño de los paneles solares y cómo el ángulo de incidencia es de vital importancia para las misiones que se aventuran a acercarse al Sol.

Equipo

Hoja de trabajo impresa para cada alumno

Bolígrafo/lápiz

Calculadora

¿Lo sabías?

La Estación Espacial Internacional (ISS) se alimenta de paneles solares. La imagen de la derecha muestra algunos de los paneles solares de la ISS, que alberga hasta seis astronautas a la vez. Cuando la ISS orbita la Tierra, los paneles solares pueden girar para apuntar más directamente al Sol. Los paneles abarcan una superficie de 2.500 m³, lo que equivale a la mitad de un campo de fútbol.