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电子DIY风力涡轮发电机

2018-09-15 10:20:39

这是一种风力涡轮发电机模型,如下图:

图的右边是一个线圈,线圈与一个发光二极管(LED)串联,里面有可以旋转的磁铁,这就组成了一个简单的小发电机模型。发电机的轴上固定了一个硬纸板做的小涡轮,可以看到涡轮下面瓶盖上有一个小孔,从这个小孔吹出来的风推动涡轮旋转,涡轮再带动磁铁旋转,于是根据电磁感应定律,线圈中有电流产生,电流和电压达到一定数值,就可以点亮与线圈串联的发光二极管。

这个电磁学科技小制作难度比较大,使用的材料也挺多,主要有:35号漆包线(外径大约0.24毫米)、高强度磁铁、自行车辐条、橡皮或泡沫塑料、胶卷盒、发光二极管、吸管,硬纸板、万能胶等。

下图是发电机的转子的做法。用一根自行车辐条穿过一小块橡皮或者泡沫塑料,然后把两块磁铁用万能胶粘在上面。这样车辐条就是转轴,转动转轴,磁铁也会随着转动。

下面来解释涡轮风车的做法。如下图,把硬纸板等分折叠,用万能胶粘在一起就行了。图中是把硬纸板等分成11份,粘成一个5叶片的风车,其实分成10份也能粘出5个叶片来。

下图是这个风力涡轮发电机的主要部分的下视图:

可以看到线圈、转轴、磁铁、风扇的相对位置。剪成小段的吸管套在转轴上,这样可以固定转子的位置,让磁铁不会碰到线圈内壁上去。线圈是用漆包线在胶卷盒上缠绕600圈制成的,与一个发光二极管串联。涡轮风扇用万能胶固定在转轴上。

把涡轮发电机部分,如下图,粘在一个矿泉水瓶盖上。可以看到,缠线圈的胶卷盒下面粘了2个胶卷盒盖,这是为了增加高度,使涡轮风扇刚好在瓶盖的小孔上方。胶卷盒盖通过2截竹筷用万能胶粘在瓶盖上。

当然了,有矿泉水瓶盖,也就必须有矿泉水瓶了。要找一个比较大的瓶子,另外还要找一个更大的饮料瓶。下图包含了这个小制作的全部装置。

看到了吗?矿泉水瓶的底部已经被切断了

这个自制风力涡轮发电机模型的正视图

大饮料瓶里装了半瓶水,剪掉底部的矿泉水瓶倒扣在水里。

快速向下移动矿泉水瓶(瓶盖上还粘着涡轮发电机模型呢),大饮料瓶里的水就会迅速充满矿泉水瓶,这样瓶盖的小孔里就会有空气高速喷出。喷出的空气推动涡轮风扇转动,风扇通过转轴带动发电机的转子转动,这样发电机就开始发电。

向上提矿泉水瓶(但不要高于水面),然后继续快速下压,这样不断上下抽动矿泉水瓶,风扇被持续吹动,风扇达到一定的转速之后,发光二极管就开始发光,这个科技小制作宣告成功了!

下图是二极管发光的细节图。

这个小制作用到了电磁学、力学的相关知识,还包含了能量的相互转化,知识性非常丰富,又十分锻炼动手能力,很值得我们大家亲自验证一下。

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