moon_camp

Energia a napfényből - Napenergiával az űrkutatás meghajtása

Rövid leírás:

Ebben a feladatsorban a tanulók két olyan fogalmat ismerhetnek meg, amelyek befolyásolják az űrmissziók napelemeinek tervezését: a fordított négyzetes törvényt és a beesési szöget.

A tanulók két egyszerű vizsgálatot végeznek egy fotovoltaikus cella (napelem) és egy fényforrás segítségével.

Először is megmérik, hogy a napelemek által termelt teljesítmény hogyan változik a fényforrástól való távolság függvényében, és kísérletileg megpróbálják a fényintenzitás fordított négyzetes törvényét visszanyerni.

A diákok ezután egy második kísérletet végeznek, hogy megvizsgálják a napelem teljesítményének függését a beesési szögtől. Végül ezeket a fogalmakat valódi ESA űrmissziókra alkalmazzák.
Téma: Tudomány, fizika
Tanulási célok

  • A fényintenzitás megértése és kiszámítása.
  • A beesési szög megértése.
  • Tanulás a napelemekről.
  • Végezzen gyakorlati kísérleteket a fény fordított négyzetes törvényének és a fény beesési szögének hatásának vizsgálatára.
  • Az adatok elemzése és ábrázolása.
  • Egyszerű elektromos áramkörök építése napelemek segítségével.
  • Az elektromos potenciálkülönbség, az elektromos áram, a teljesítmény és a fényerősség megismerése.
  • Az űrmissziók napenergiaigényének vizsgálata.
    •  
    Korosztály:
    14-18 éves korig
     
    Idő
    Előkészítés: 1 óra
    Kísérlet összeállítása: 20 perc
    Lecke: 1 óra 30 perc
     
    Erőforrás elérhető a következőkben:
    Angol, Dán, Francia, Német, Lengyel és Spanyol
    Tevékenység letöltése - EN
    Tevékenység 1: A fordított négyzetes törvény

    Ebben a gyakorlati tevékenységben a diákok az elektromos áram és az elektromos potenciálkülönbség mérésével kiszámítják egy napelem teljesítményét, és megpróbálják a fordított négyzetes törvényt a kísérleti mérésekből kinyerni.
    Berendezések

  • Diák munkalap nyomtatva minden csoport számára
  • Az 1. melléklet minden csoport számára kinyomtatva
  • Egy sötét doboz (az egyik végén nyitott)
  • Toll/ceruza
  • Elektromos kábelek
  • Sellotape
  • Fényforrás (kis izzó, 4,5V, 0,3A)
  • Vonalzót
  • 30 cm-es rúd (például egy fapálca)
  • Fényt blokkoló anyag (pl. szivacs, rongy)
  • Amper- és voltmérő (vagy multiméter)
  • Krokodil klipszek
    • 2. tevékenység: A beesési szög

    Ebben a tevékenységben a tanulók megismerkednek a beesési szög fontosságával és a napelemek optimális elhelyezésének előnyeivel. Egy kísérlet során megmérik, hogy a beesési szög hogyan befolyásolja a kimenő teljesítményt.
    Berendezések

  • Diák munkalap nyomtatva minden csoport számára
  • A 2. melléklet minden csoport számára kinyomtatva
  • Toll/ceruza
  • Kísérleti elrendezés az 1. tevékenységből (lásd a 2. mellékletet)
  • Pálca a napelem forgatásához (például grillpálca)
  • Szögmérő
    • 3. tevékenység: Az űr felfedezése napenergiával
    Ebben a feladatban a tanulók gyakorolják a fordított négyzetes törvény alkalmazását valós ESA űrmissziókra alkalmazva. A tanulók felfedezik, hogy a fordított négyzetes törvény tulajdonságai hogyan befolyásolják, hogy mekkora napelemeknek kell lenniük, és hogy a beesési szögnek milyen döntő jelentősége van a Naphoz közel merészkedő küldetéseknél.
    Berendezések

  • Diák munkalap nyomtatva minden diák számára
  • Toll/ceruza
  • Számológép

    • Tudtad?

    A Nemzetközi Űrállomás (ISS) napelemekkel működik. A jobb oldali képen az ISS néhány napelemtáblája látható, ahol egyszerre akár hat űrhajós is tartózkodhat. Ahogy az ISS a Föld körül kering, a napelemek elforgathatók, hogy közvetlenebbül a Napra irányuljanak. A panelek 2500 m³ területet fednek le - ez egy fél futballpálya méretének felel meg.

    Napelemek az ISS-en

    Kulcsszavak:
    , , , , , , ,