Kraft från solljus - Rymdforskning med solenergi

Kortfattad beskrivning:

I de här aktiviteterna kommer eleverna att lära sig om två begrepp som påverkar solpanelernas utformning för rymduppdrag: den omvända kvadratlagen och infallsvinkeln.

Eleverna ska utföra två enkla undersökningar med hjälp av en solcell (solcell) och en ljuskälla.

Först kommer de att mäta hur den effekt som solcellerna producerar varierar med avståndet från ljuskällan och experimentellt försöka hitta den omvända kvadratlagen för ljusintensitet.

Eleverna kommer sedan att genomföra ett andra experiment för att undersöka hur solcellens effekt beror på infallsvinkeln. Slutligen ska de tillämpa dessa koncept på verkliga rymduppdrag från ESA.

Ämne: Vetenskap, fysik

Mål för inlärning

Förstå och beräkna ljusintensitet.

Förståelse för infallsvinkeln.

Lär dig mer om solceller.

Utför praktiska experiment för att undersöka ljusets omvända kvadratlag och effekten av ljusets infallsvinkel.

Analysera och plotta data.

Konstruera enkla elektriska kretsar med hjälp av solceller.

Lär dig om elektrisk potentialskillnad, elektrisk ström, effekt och ljusstyrka.

Undersökning av kraven på solenergi i rymduppdrag.

Åldersintervall:

14 - 18 år

Tid

Förberedelse: Förberedelse: 1 timme.
Experimentets uppbyggnad: 20 minuter
Lektion: 1 timme och 30 minuter

Resurs tillgänglig i:

Engelska, Danska, Franska, Tyska, Polska och Spanska

Aktivitet 1: Den omvända kvadratlagen

I den här praktiska aktiviteten ska eleverna beräkna effekten från en solpanel genom att mäta den elektriska strömmen och den elektriska potentialskillnaden och försöka hitta den omvända kvadratlagen från sina experimentella mätningar.

Utrustning

Arbetsblad för eleverna skrivs ut för varje grupp.

Bilaga 1: utskrifter för varje grupp

En mörk låda (öppen i ena änden)

Penna/blyertspenna

Elektriska kablar

Sellotape

Ljuskälla (liten glödlampa, 4,5 V, 0,3 A)

Linjal

En 30 cm lång stav (t.ex. en träpinne).

Material för att blockera ljuset (t.ex. en svamp, en trasa).

Ammeter och voltmätare (eller en multimeter).

Krokodilklämmor

Aktivitet 2: Infallsvinkeln

I den här aktiviteten får eleverna lära sig om betydelsen av infallsvinkeln och fördelarna med att placera solcellerna optimalt. Genom ett experiment kommer de att mäta hur infallsvinkeln påverkar effekten.

Utrustning

Arbetsblad för eleverna skrivs ut för varje grupp.

Bilaga 2: utskrifter för varje grupp

Penna/blyertspenna

Försöksuppställning från aktivitet 1 (se bilaga 2).

En pinne för att rotera solcellen (t.ex. en grillpinne).

Protraktor

Aktivitet 3: Utforska rymden med solenergi

I den här aktiviteten övar eleverna på att använda den omvända kvadratlagen i samband med verkliga rymduppdrag från ESA. Eleverna kommer att upptäcka hur egenskaperna hos lagen om omvänd kvadrat påverkar hur stora solpaneler som måste vara och hur infallsvinkeln är av avgörande betydelse för uppdrag som rör sig nära solen.

Utrustning

Arbetsblad för varje elev skrivs ut för varje elev.

Penna/blyertspenna

Kalkylator

Visste du det?

Den internationella rymdstationen (ISS) drivs av solpaneler. Bilden till höger visar några av solpanelerna på ISS, där upp till sex astronauter bor samtidigt. När ISS kretsar runt jorden kan solpanelerna roteras så att de pekar mer direkt mot solen. Panelerna täcker en yta på 2 500 m³ - det motsvarar storleken på en halv fotbollsplan.