DIY風力渦輪發電機科技小製作教程
這是一種風力渦輪發電機模型,如下圖:
圖的右邊是一個線圈,線圈與一個發光二極管(LED)串聯,裏面有可以旋轉的磁鐵,這就組成了一個簡單的小發電機模型。發電機的軸上固定了一個硬紙板做的小渦輪,可以看到渦輪下面瓶蓋上有一個小孔,從這個小孔吹出來的風推動渦輪旋轉,渦輪再帶動磁鐵旋轉,於是根據電磁感應定律,線圈中有電流產生,電流和電壓達到一定數值,就可以點亮與線圈串聯的發光二極管。
這個電磁學科技小製作難度比較大,使用的材料也挺多,主要有:35號漆包線(外徑大約0.24毫米)、高強度磁鐵、自行車輻條、橡皮或泡沫塑料、膠捲盒、發光二極管、吸管,硬紙板、萬能膠等。
下圖是發電機的轉子的做法。用一根自行車輻條穿過一小塊橡皮或者泡沫塑料,然後把兩塊磁鐵用萬能膠粘在上面。這樣車輻條就是轉軸,轉動轉軸,磁鐵也會隨着轉動。
下面來解釋渦輪風車的做法。如下圖,把硬紙板等分摺疊,用萬能膠粘在一起就行了。圖中是把硬紙板等分成11份,粘成一個5葉片的風車,其實分成10份也能粘出5個葉片來。
下圖是這個風力渦輪發電機的主要部分的下視圖:可以看到線圈、轉軸、磁鐵、風扇的相對位置。剪成小段的吸管套在轉軸上,這樣可以固定轉子的位置,讓磁鐵不會碰到線圈內壁上去。線圈是用漆包線在膠捲盒上纏繞600圈製成的,與一個發光二極管串聯。渦輪風扇用萬能膠固定在轉軸上。
把渦輪發電機部分,如下圖,粘在一個礦泉水瓶蓋上。可以看到,纏線圈的膠捲盒下面粘了2個膠捲盒蓋,這是爲了增加高度,使渦輪風扇剛好在瓶蓋的小孔上方。膠捲盒蓋通過2截竹筷用萬能膠粘在瓶蓋上。
當然了,有礦泉水瓶蓋,也就必須有礦泉水瓶了。要找一個比較大的瓶子,另外還要找一個更大的飲料瓶。下圖包含了這個小製作的全部裝置。
看到了嗎?礦泉水瓶的底部已經被切斷了
這個自制風力渦輪發電機模型的正視圖大飲料瓶裏裝了半瓶水,剪掉底部的礦泉水瓶倒扣在水裏。
快速向下移動礦泉水瓶(瓶蓋上還粘着渦輪發電機模型呢),大飲料瓶裏的水就會迅速充滿礦泉水瓶,這樣瓶蓋的小孔裏就會有空氣高速噴出。噴出的空氣推動渦輪風扇轉動,風扇通過轉軸帶動發電機的轉子轉動,這樣發電機就開始發電。
向上提礦泉水瓶(但不要高於水面),然後繼續快速下壓,這樣不斷上下抽動礦泉水瓶,風扇被持續吹動,風扇達到一定的轉速之後,發光二極管就開始發光,這個科技小製作宣告成功了!
下圖是二極管發光的細節圖。
這個小製作用到了電磁學、力學的相關知識,還包含了能量的相互轉化,知識性非常豐富,又十分鍛鍊動手能力,很值得我們大家親自驗證一下。
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