Võimsus päikesevalgusest - kosmoseuuringute käivitamine päikeseenergiaga

Lühikirjeldus:

Selles tegevuste komplektis õpivad õpilased tundma kahte mõistet, mis mõjutavad päikesepaneelide projekteerimist kosmosemissioonide jaoks: pöördnurga seadus ja langemisnurk.

Õpilased viivad läbi kaks lihtsat uurimust, kasutades fotogalvaanilist elementi (päikesepatarei) ja valgusallikat.

Kõigepealt mõõdavad nad, kuidas päikesepatareide toodetud võimsus muutub sõltuvalt kaugusest valgusallikast, ja püüavad eksperimentaalselt leida valguse intensiivsuse pöördruutu seadust.

Seejärel viivad õpilased läbi teise katse, et uurida päikesepatarei väljundvõimsuse sõltuvust päikesepatarei sisselangemisnurgast. Lõpuks rakendavad nad neid mõisteid ESA tegelike kosmosemissioonide suhtes.

Teema: Teadus, füüsika

Õppe-eesmärgid

Valguse intensiivsuse mõistmine ja arvutamine.

Sattumisnurga mõistmine.

Päikesepatareide tundmaõppimine.

Tehke praktilisi katseid, et uurida valguse pöördruutu seadust ja valguse langemisnurga mõju.

Andmete analüüsimine ja joonistamine.

Lihtsate elektriahelate ehitamine päikesepatareide abil.

Elektrilise potentsiaalierinevuse, elektrivoolu, võimsuse ja valgustugevuse tundmaõppimine.

Päikeseenergia nõuete uurimine kosmosemissioonidel.

Vanusevahemik:

14 - 18 aastat vana

Aeg

Ettevalmistus: 1 tund
Katse kokkupanek: 20 minutit
Õppetund: 1 tund ja 30 minutit

Ressurss on saadaval järgmistes keeltes:

Inglise keeles, Taani, Prantsuse, Saksa, Poola ja Hispaania

Tegevus 1: Pöördquadruse seadus

Selle praktilise tegevuse käigus arvutavad õpilased päikesepaneeli väljundvõimsuse, mõõtes elektrivoolu ja elektrilise potentsiaali erinevust, ning püüavad oma katseliste mõõtmiste põhjal leida pöördnurga seadust.

Seadmed

Õpilaste tööleht, mis on trükitud igale rühmale

Iga rühma jaoks trükitud 1. lisa

Tume kast (ühest otsast avatud)

Pliiats/ pliiats

Elektrikaablid

Sellotape

Valgusallikas (väike lambipirn, 4,5 V, 0,3A)

Valitseja

30 cm pikkune varras (näiteks puupulk)

materjal valguse blokeerimiseks (näiteks käsn, riie)

Ampermeeter ja voltmeeter (või multimeeter)

Krokodilli klambrid

Tegevus 2: Sattumisnurk

Selle tegevuse käigus saavad õpilased teada, kui oluline on päikesepaneeli langemisnurk ja millised on päikesepaneelide optimaalse paigutuse eelised. Eksperimendi abil mõõdavad nad, kuidas langemisnurk mõjutab väljundvõimsust.

Seadmed

Õpilaste tööleht, mis on trükitud igale rühmale

Lisa 2, mis on trükitud igale rühmale

Pliiats/ pliiats

Tegevuse 1 katse ülesehitus (vt 2. lisa)

Pulk päikesepatarei pööramiseks (näiteks grillipulk)

Protraktor

Tegevus 3: kosmose uurimine päikeseenergia abil

Selle tegevuse käigus harjutavad õpilased pöördruutude seaduse kasutamist ESA tegelike kosmosemissioonide puhul. Õpilased avastavad, kuidas pöördnurga seaduse omadused mõjutavad seda, kui suured peavad olema päikesepaneelid, ja kuidas on päikesele lähedale suunduvate missioonide puhul kriitilise tähtsusega langemisnurk.

Seadmed

Igale õpilasele trükitud tööleht

Pliiats/ pliiats

Kalkulaator

Kas teadsid?

Rahvusvaheline kosmosejaam (ISS) töötab päikesepaneelide abil. Parempoolsel pildil on näha osa ISS-i päikesepaneelidest, kus viibib korraga kuni kuus astronauti. Kuna ISS tiirleb Maa ümber, saab päikesepaneele pöörata, et need oleksid otsesemalt suunatud Päikese poole. Paneelide pindala on 2500 m³ - see vastab poole jalgpalliväljaku suurusele.

Märksõnad: "Koolitus":

Klassiruumi vahendid, Energia, Valgus, Füüsika, Võimsus, Teadus, Sekundaarne, Päikeseenergia