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 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.

Palavras-chave:

Recursos da sala de aula, Energia, Luz, Física, Energia, Ciência, Secundário, Energia solar