Como parte de la preparación de esta unidad didáctica, puede ver primero este vídeo titulado Qué es la educación STEM.
En esta unidad didáctica los alumnos pueden empezar con el concepto de "corriente" en relación con los circuitos eléctricos. La corriente se define como el flujo de electrones. Después se pueden presentar las propiedades de las células fotovoltaicas. Las células fotovoltaicas, generalmente de silicio, contienen un gran número de electrones, pero se necesita una fuente de energía para "liberar" dichos electrones y poder crear corriente eléctrica. La luz del sol proporciona esta energía, lo que permite el flujo de corriente. Las células solares convierten la energía luminosa en energía eléctrica. (Si desea una explicación más detallada, consulte http://science.howstuffworks.com/solar-cell.htm). Por el contrario, las pilas almacenan energía y la liberan poco a poco. Las pilas más comunes contienen una mezcla de dos elementos químicos separados por una capa límite. En esta capa, los electrones fluyen de un lado al otro, y salen de la pila para ir al circuito. Toda la energía que proporciona una pila se almacena en ella desde el principio y con el tiempo se agota, a diferencia de una célula solar que puede suministrar energía de forma continuada siempre que haya luz.
Este debate puede servir de presentación del principio de "Conservación de la energía". Este principio establece que la cantidad total de energía de un sistema cerrado permanece constante. Ni se crea ni se destruye, pero sí se puede transformar.
Mediante una comprensión básica de los circuitos a través de la ley de Ohm, los alumnos verán cómo la energía del sol se puede utilizar para cargar objetos de uso diario, como un vehículo. La ley de Ohm describe cómo se relacionan la corriente eléctrica, el voltaje y la resistencia. Establece que:
I = (V/R)
donde I=Corriente eléctrica, V=Voltaje y R=Resistencia. A medida que la luz del sol carga el panel solar, produce un voltaje (V) como lo haría una pila AA. Este voltaje crea una corriente eléctrica (I) en el circuito. Cuando esta corriente pasa por los objetos que ofrecen resistencia (R), como por ejemplo un motor, podemos utilizar la energía del sol para que funcione.
Esta unidad didáctica utiliza la actividad de diseño de ingeniería en la construcción de un vehículo solar para que los alumnos a comprendan estos conceptos. Los alumnos deben reflexionar sobre cada uno de los componentes que conforman el automóvil solar y cómo los pueden montar para que funcione. Después deben convertir estas reflexiones en el diseño de un automóvil construido con los materiales que tienen a su disposición. Por último, deben utilizar el diseño para ingeniar y fabricar un automóvil solar.
Corriente eléctrica: Movimiento de electrones.
Voltaje: Designa la "tensión eléctrica" que existe entre dos puntos y que es capaz de producir un flujo de corriente cuando existe una conexión entre dos puntos de un circuito cerrado. (Esto también se puede explicar con la analogía de elevación: igual que en una pendiente hay un flujo de agua hacia abajo, en un voltaje hay un flujo de corriente eléctrica en sentido de arriba abajo).
Célula fotovoltaica: Es un dispositivo semiconductor que convierte la energía procedente del sol en energía eléctrica.
Transformar: Convertir en otro formato.
Conductor: Material que permite que la electricidad circule con facilidad. Es decir, es un material con baja resistencia eléctrica, en el que una pequeña tensión genera una corriente eléctrica bastante grande.
Chasis: Marco que sostiene el cuerpo y el motor de un coche.
Eje: Es una barra rígida respecto a la cual giran las ruedas.
