moon_camp

Virtaa auringonvalosta - Avaruustutkimus aurinkoenergialla

Lyhyt kuvaus:

Tässä tehtäväkokonaisuudessa opiskelijat oppivat kaksi käsitettä, jotka vaikuttavat avaruuslentojen aurinkopaneelien suunnitteluun: käänteinen neliölaki ja osumakulma.

Oppilaat tekevät kaksi yksinkertaista tutkimusta, joissa käytetään aurinkokennoa ja valonlähdettä.

Ensin he mittaavat, miten aurinkokennojen tuottama teho vaihtelee etäisyyden mukaan valonlähteestä, ja yrittävät kokeellisesti löytää käänteisen neliölain valon voimakkuudelle.

Tämän jälkeen opiskelijat suorittavat toisen kokeen, jossa tutkitaan aurinkokennon tehon riippuvuutta auringon tulokulmasta. Lopuksi he soveltavat näitä käsitteitä todellisiin ESA:n avaruuslentoihin.
Aihe: Tiede, Fysiikka
Oppimistavoitteet

  • Valon voimakkuuden ymmärtäminen ja laskeminen.
  • Ymmärrys kohtauskulmasta.
  • Oppiminen aurinkokennoista.
  • Suorita käytännön kokeita valon käänteisen neliölain ja valon tulokulman vaikutuksen tutkimiseksi.
  • Tietojen analysointi ja piirtäminen.
  • Yksinkertaisten virtapiirien rakentaminen aurinkokennojen avulla.
  • Sähköpotentiaalieron, sähkövirran, tehon ja valon voimakkuuden oppiminen.
  • Avaruuslentojen aurinkoenergiavaatimusten tutkiminen.
    •  
    Ikäjakauma:
    14 - 18-vuotiaat
     
    Aika
    Valmistelu: 1 tunti
    Kokeen kokoaminen: 20 minuuttia
    Oppitunti: 1 tunti ja 30 minuuttia
     
    Resurssi saatavilla osoitteessa:
    Englanti, Tanskalainen, Ranskan, Saksan, Puolan ja Espanjan
    Lataa aktiviteetti - EN
    Tehtävä 1: Käänteinen neliölaki

    Tässä käytännönläheisessä toiminnassa oppilaat laskevat aurinkopaneelin tehon mittaamalla sähkövirran ja sähköpotentiaalieron ja yrittävät saada käänteisen neliölain kokeellisista mittauksista.
    Laitteet

  • Oppilaiden tulostettu työlehti kullekin ryhmälle
  • Liite 1 painettuna kullekin ryhmälle
  • Tumma laatikko (toisesta päästä avoin)
  • Kynä/kynä
  • Sähkökaapelit
  • Selloteippi
  • Valonlähde (pieni hehkulamppu, 4,5V, 0,3A)
  • Hallitsija
  • 30 cm:n sauva (esimerkiksi puukepillä).
  • Materiaali, joka estää valoa (esimerkiksi sieni, kangas).
  • Ampeeri- ja volttimittari (tai yleismittari).
  • Krokotiili leikkeet
    • Tehtävä 2: Kohtauskulma

    Tässä tehtävässä oppilaat oppivat, mikä on valon osumakulman merkitys ja mitä hyötyä aurinkokennojen optimaalisesta sijoittelusta on. He mittaavat kokeen avulla, miten kohtauskulma vaikuttaa tuotettuun tehoon.
    Laitteet

  • Oppilaiden tulostettu työlehti kullekin ryhmälle
  • Liite 2 painettuna kullekin ryhmälle
  • Kynä/kynä
  • Koejärjestelyt toimesta 1 (ks. liite 2).
  • Tikku aurinkokennon pyörittämiseen (esimerkiksi grillivarras).
  • Suuntima
    • Tehtävä 3: Avaruuden tutkiminen aurinkoenergian avulla
    Tässä tehtävässä oppilaat harjoittelevat käänteisen neliölain käyttöä ESA:n avaruuslentoihin. Opiskelijat saavat selville, miten käänteisen neliölain ominaisuudet vaikuttavat siihen, kuinka suuria aurinkopaneelien on oltava, ja miten auringon kohtauskulma on ratkaisevan tärkeä Auringon lähelle suuntautuvissa avaruuslennoissa.
    Laitteet

  • Jokaiselle oppilaalle tulostettu oppilastyölehti
  • Kynä/kynä
  • Laskin

    • Tiesitkö sinä?

    Kansainvälinen avaruusasema (ISS) toimii aurinkopaneeleilla. Oikeanpuoleisessa kuvassa näkyy osa ISS:n aurinkopaneeleista, ja siellä asuu kerrallaan jopa kuusi astronauttia. ISS:n kiertäessä Maata aurinkopaneeleita voidaan kääntää niin, että ne suuntautuvat suoremmin kohti Aurinkoa. Paneelien pinta-ala on 2500 m³ eli puolen jalkapallokentän kokoinen.

    ISS:n aurinkopaneelit

    Avainsanat:
    , , , , , , ,