這是一種風(fēng)力渦輪發(fā)電機模型,如下圖:
圖的右邊是一個線圈,線圈與一個發(fā)光二極管(LED)串聯(lián),里面有可以旋轉(zhuǎn)的磁鐵,這就組成了一個簡單的小發(fā)電機模型。發(fā)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(fēng)推動渦輪旋轉(zhuǎn),渦輪再帶動磁鐵旋轉(zhuǎn),于是根據(jù)電磁感應(yīng)定律,線圈中有電流產(chǎn)生,電流和電壓達到一定數(shù)值,就可以點亮與線圈串聯(lián)的發(fā)光二極管。
這個電磁學(xué)科技小制作難度比較大,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、膠卷盒、發(fā)光二極管、吸管,硬紙板、萬能膠等。
下圖是發(fā)電機的轉(zhuǎn)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,然后把兩塊磁鐵用萬能膠粘在上面。這樣車輻條就是轉(zhuǎn)軸,轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸,磁鐵也會隨著轉(zhuǎn)動。
下面來解釋渦輪風(fēng)車的做法。如下圖,把硬紙板等分折疊,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(fēng)車,其實分成10份也能粘出5個葉片來。
下圖是這個風(fēng)力渦輪發(fā)電機的主要部分的下視圖:
可以看到線圈、轉(zhuǎn)軸、磁鐵、風(fēng)扇的相對位置。剪成小段的吸管套在轉(zhuǎn)軸上,這樣可以固定轉(zhuǎn)子的位置,讓磁鐵不會碰到線圈內(nèi)壁上去。線圈是用漆包線在膠卷盒上纏繞600圈制成的,與一個發(fā)光二極管串聯(lián)。渦輪風(fēng)扇用萬能膠固定在轉(zhuǎn)軸上。
把渦輪發(fā)電機部分,如下圖,粘在一個礦泉水瓶蓋上。可以看到,纏線圈的膠卷盒下面粘了2個膠卷盒蓋,這是為了增加高度,使渦輪風(fēng)扇剛好在瓶蓋的小孔上方。膠卷盒蓋通過2截竹筷用萬能膠粘在瓶蓋上。
當(dāng)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。下圖包含了這個小制作的全部裝置。
看到了嗎?礦泉水瓶的底部已經(jīng)被切斷了
這個自制風(fēng)力渦輪發(fā)電機模型的正視圖
大飲料瓶里裝了半瓶水,剪掉底部的礦泉水瓶倒扣在水里。
快速向下移動礦泉水瓶(瓶蓋上還粘著渦輪發(fā)電機模型呢),大飲料瓶里的水就會迅速充滿礦泉水瓶,這樣瓶蓋的小孔里就會有空氣高速噴出。噴出的空氣推動渦輪風(fēng)扇轉(zhuǎn)動,風(fēng)扇通過轉(zhuǎn)軸帶動發(fā)電機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動,這樣發(fā)電機就開始發(fā)電。
向上提礦泉水瓶(但不要高于水面),然后繼續(xù)快速下壓,這樣不斷上下抽動礦泉水瓶,風(fēng)扇被持續(xù)吹動,風(fēng)扇達到一定的轉(zhuǎn)速之后,發(fā)光二極管就開始發(fā)光,這個科技小制作宣告成功了!
下圖是二極管發(fā)光的細(xì)節(jié)圖。
這個小制作用到了電磁學(xué)、力學(xué)的相關(guān)知識,還包含了能量的相互轉(zhuǎn)化,知識性非常豐富,又十分鍛煉動手能力,很值得我們大家親自驗證一下。
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風(fēng)力發(fā)電機
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