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Energia da luz solar - Exploração do espaço com energia solar

Breve descrição:

Neste conjunto de actividades, os alunos aprenderão sobre dois conceitos que influenciam a concepção de painéis solares para missões espaciais: a lei do quadrado inverso e o ângulo de incidência.

Os estudantes realizarão duas investigações simples utilizando uma célula fotovoltaica (célula solar) e uma fonte de luz.

Primeiro, medirão como a potência produzida pelas células solares varia com a distância da fonte de luz e tentarão recuperar experimentalmente a lei do quadrado inverso para a intensidade da luz.

Os estudantes realizarão então uma segunda experiência para investigar a dependência da potência de saída para a célula solar com o ângulo de incidência. Finalmente, aplicarão estes conceitos a missões espaciais reais da ESA.
Assunto: Ciência, Física
Objectivos de Aprendizagem

  • Compreender e calcular a intensidade luminosa.
  • Compreender o ângulo de incidência.
  • Aprender sobre as células solares.
  • Realizar experiências práticas para investigar a lei do quadrado inverso da luz e o impacto do ângulo de incidência da luz.
  • Análise e traçado de dados.
  • Construção de circuitos eléctricos simples utilizando células solares.
  • Aprender sobre diferença de potencial eléctrico, corrente eléctrica, potência e intensidade luminosa.
  • Investigar as necessidades de energia solar em missões espaciais.
    •  
    Faixa etária:
    14 - 18 anos de idade
     
    Hora
    Preparação: 1 hora
    Montagem da Experiência: 20 minutos
    Lição: 1 hora e 30 minutos
     
    Recurso disponível em:
    Inglês, Dinamarquês, Francês, Alemão, Polaco e Espanhol
    Actividade de descarregamento - EN
    Actividade 1: A lei do quadrado inverso

    Nesta actividade prática, os estudantes calcularão a potência de saída de um painel solar medindo a corrente eléctrica e a diferença de potencial eléctrico e tentarão recuperar a lei do quadrado inverso a partir das suas medições experimentais.
    Equipamento

  • Ficha de trabalho do estudante impressa para cada grupo
  • Anexo 1 impresso para cada grupo
  • Uma caixa escura (aberta numa das extremidades)
  • Caneta/pencil
  • Cabos eléctricos
  • Sellotape
  • Fonte de luz (pequena lâmpada, 4.5V, 0.3A)
  • Régua
  • vara de 30 cm (por exemplo, uma vara de madeira)
  • Material para bloquear a luz (por exemplo, uma esponja, um pano)
  • Amperímetro e voltímetro (ou um multímetro)
  • Clips de crocodilo
    • Actividade 2: O ângulo de incidência

    Nesta actividade, os alunos aprenderão sobre a importância do ângulo de incidência e os benefícios de posicionar de forma óptima as células solares. Através de uma experiência, medirão a forma como o ângulo de incidência influencia a produção de energia.
    Equipamento

  • Ficha de trabalho do estudante impressa para cada grupo
  • Anexo 2 impresso para cada grupo
  • Caneta/pencil
  • Configuração experimental da Actividade 1 (ver Anexo 2)
  • Bastão para rodar a célula solar (bastão de churrasco, por exemplo)
  • Transferidor
    • Actividade 3: Exploração do espaço com energia solar
    Nesta actividade, os estudantes praticam a utilização da lei do quadrado inverso em aplicação a missões espaciais reais da ESA. Os estudantes descobrirão como as propriedades da lei do quadrado inverso afectam o tamanho dos painéis solares e como o ângulo de incidência é de importância crítica para missões que se aventuram perto do Sol.
    Equipamento

  • Ficha de trabalho impressa para cada aluno
  • Caneta/pencil
  • Calculadora

    • Sabia que...

    A Estação Espacial Internacional (ISS) é alimentada por painéis solares. A imagem à direita mostra alguns dos painéis solares da ISS, que alberga até seis astronautas de cada vez. À medida que a ISS orbita a Terra, os painéis solares podem ser rodados para apontar mais directamente para o Sol. Os painéis abrangem uma área de 2500 m³ - o que equivale ao tamanho de metade de um campo de futebol.

    Painéis solares no ISS

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    Moon Camp Challenge
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