maan_kamp

Energie uit zonlicht - Ruimteverkenning met zonne-energie

Korte beschrijving:

In deze reeks activiteiten leren de leerlingen over twee concepten die van invloed zijn op het ontwerp van zonnepanelen voor ruimtemissies: de omgekeerde kwadratenwet en de invalshoek.

De leerlingen voeren twee eenvoudige onderzoeken uit met een fotovoltaïsche cel (zonnecel) en een lichtbron.

Eerst zullen zij meten hoe het door de zonnecellen geproduceerde vermogen varieert met de afstand tot de lichtbron en proberen de omgekeerd kwadratische wet voor de lichtintensiteit experimenteel te achterhalen.

Vervolgens zullen de leerlingen een tweede experiment uitvoeren om de afhankelijkheid van het afgegeven vermogen van de zonnecel met de invalshoek te onderzoeken. Tenslotte zullen zij deze concepten toepassen op echte ESA-ruimtemissies.
Onderwerp: Wetenschap, Natuurkunde
Leerdoelen

  • Begrijpen en berekenen van lichtintensiteit.
  • De hoek van inval begrijpen.
  • Leren over zonnecellen.
  • Praktische experimenten uitvoeren om de omgekeerde kwadratenwet van licht en de invloed van de invalshoek van licht te onderzoeken.
  • Analyseren en plotten van gegevens.
  • Eenvoudige elektrische circuits bouwen met zonnecellen.
  • Leren over elektrisch potentiaalverschil, elektrische stroom, vermogen en lichtintensiteit.
  • Onderzoek naar de behoefte aan zonne-energie voor ruimtemissies.
    •  
    Leeftijdscategorie:
    14 - 18 jaar oud
     
    Tijd
    Bereiding: 1 uur
    Experiment Montage: 20 minuten
    Les: 1 uur en 30 minuten
     
    Hulpbron beschikbaar in:
    Engels, Deens, Frans, Duits, Pools en Spaans
    Download activiteit - EN
    Activiteit 1: De inverse vierkantswet

    In deze praktische activiteit berekenen de leerlingen het vermogen van een zonnepaneel door de elektrische stroom en het elektrisch potentiaalverschil te meten en proberen zij de omgekeerde kwadratenwet uit hun experimentele metingen af te leiden.
    Uitrusting

  • Werkblad voor de leerlingen, afgedrukt voor elke groep
  • Bijlage 1 afgedrukt voor elke groep
  • Een donkere doos (open aan één kant)
  • Pen/potlood
  • Elektrische kabels
  • Sellotape
  • Lichtbron (kleine gloeilamp, 4,5V, 0,3A)
  • Liniaal
  • staafje van 30 cm (bijvoorbeeld een houten stokje)
  • Materiaal om het licht te blokkeren (bijvoorbeeld een spons, doek)
  • Ampèremeter en voltmeter (of een multimeter)
  • Krokodillenklemmen
    • Activiteit 2: De hoek van inval

    In deze activiteit zullen de leerlingen leren over het belang van de invalshoek en de voordelen van een optimale plaatsing van zonnecellen. Door middel van een experiment zullen ze meten hoe de invalshoek het afgegeven vermogen beïnvloedt.
    Uitrusting

  • Werkblad voor de leerlingen, afgedrukt voor elke groep
  • Bijlage 2 afgedrukt voor elke groep
  • Pen/potlood
  • Experimentele opstelling van activiteit 1 (zie bijlage 2)
  • Stok om de zonnecel te draaien (BBQ-stok bijvoorbeeld)
  • Protractor
    • Activiteit 3: De ruimte verkennen met zonne-energie
    In deze activiteit oefenen leerlingen het gebruik van de omgekeerde kwadratenwet in toepassing op echte ESA-ruimtemissies. De leerlingen ontdekken hoe de eigenschappen van de omgekeerde kwadratenwet van invloed zijn op hoe groot de zonnepanelen moeten zijn en hoe de invalshoek van cruciaal belang is voor missies die zich dicht bij de zon wagen.
    Uitrusting

  • Werkblad voor elke leerling
  • Pen/potlood
  • Rekenmachine

    • Wist je dat?

    Het internationale ruimtestation (ISS) wordt aangedreven door zonnepanelen. De afbeelding rechts toont enkele van de zonnepanelen op het ISS, dat plaats biedt aan maximaal zes astronauten tegelijk. Terwijl het ISS in een baan om de aarde draait, kunnen de zonnepanelen worden gedraaid om ze directer op de zon te richten. De panelen bestrijken een oppervlakte van 2500 m³ - dat komt overeen met de grootte van een half voetbalveld.

    Zonnepanelen op het ISS

    Sleutelwoorden:
    , , , , , , ,