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自制风力发电机

 爱雅阁 2019-11-13

风力发电机所需器材和原料:1 主体木板 2片,  2 太阳能专用马达(转轴上附齿轮)1.5~4.5V 1组,3 大齿轮 1个,4 小齿轮 1个,5 方形木块 2个,6 三孔木块 1个,7 长形木块 1个,8 金属棍 1支,9 绿色LED灯(3V) 1个, 10 泡棉双面胶 1片,11 螺丝钉(2mm*6mm) 12支,12 珍珠板(30 * 30 cm) 1片,13 砂纸 1张,14 保丽龙胶 1罐,15 透明胶带 1卷,16 美工刀 1把,17 螺丝起子 1支,18 圆规 1支,19 量角器 1个,20 小胶带 1卷

 图1简易风力发电机制作部分器材,阿拉伯数字为器材表内的编号。

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  【步骤】

  一、风车主体组装

  1.将大齿轮圆孔套入金属棍,内推至距一端约1公分,如图2。

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  2.取一方型木块套入金属棍的较长端。

  3.将步骤2装置的方形木块贴齐主体木板缝隙的边缘,使用螺丝钉固定,如图3。

  ※简易风力发电机制作注意事项:锁紧螺丝钉时,应避免用力过大,导致木块及主体木板破裂。

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  将步骤2完成的装置放在主体木板上。

  4.取另一个方型木块套入金属棍的较短端,使其对准主体木板上的孔洞;调整大齿轮位置,使其位于缝隙正中间,并与缝隙平行;最后使用螺丝钉固定方形木块,如图4。

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  5.以螺丝钉将长形木块固定于步骤4的主体木板下端,如图5。

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6.将太阳能专用马达置入步骤4主体木板上的凹槽,调整马达主轴上齿轮与大齿轮的咬合位置,使其能顺利转动,如图5。

  7.若咬合的齿轮转动困难,则剪下一小段砂纸,磨擦主体木板的凹槽底部,直至马达位于最佳位置,如图6调整好后,取出马达备用。

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  8.将LED灯固定在三孔木块上方孔洞,如图7。两支脚分别插入在下方的小孔(长脚是正极、短脚是负极),使两只脚都能伸出孔洞之外,如图8。

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  9.剥除太阳能专用马达电线末端的绝缘外层,使内部的金属线露出约2公分,如图9。

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  10.将太阳能专用马达的红色金属线(正极)缠绕在LED的长脚(正极),黑色金属线(负极)缠绕在LED的短脚(负极),如图10。

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  11.将步骤10的装置以2根螺丝钉固定于步骤7的主体木板上,如图11。

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  12.将第二片主体木板覆盖在步骤11的装置上,再次检查马达是否位在最佳位置。若否,则重覆步骤7。

  13.使用6个螺丝钉将第二片主体木板固定,测试大齿轮与太阳能专用马达上的小齿轮是否能顺利转动,如果转动困难,则重新调整螺丝钉的位置,如图12。

自制风力发电机 二、扇叶组的裁切

  1.使用圆规,在板上画出四个直径分别为12、11、3、2公分的同心圆,如图13。

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  2.分别将直尺贴齐圆周边缘的各点,再以小刀沿着直尺切掉圆周外的珍珠板,重覆此动作,直至接近圆形为止,最后以砂纸磨除圆周边缘的棱角,如图14。

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  3.以直尺及笔画出相互垂直的两条直径,再以量角器,将圆均分八等分的扇形,如图15。

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  4.每条扇页支架的宽度留约0.5公分,使用美工刀将直径3~11公分之间的珍珠板镂空裁切成为扇叶。

  5.将小齿轮以泡绵胶黏至步骤4装置的中心,如图16。

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  6.使用透明胶带,将八片扇叶以相同夹角(45度)黏贴至扇叶支架上,如图17。

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  7.将扇叶组套入风车主体的转轴,置于转动的电扇前,使风车扇叶能逆时针转动,观察LED灯是否发亮,并测量出最大电压。

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  问题与讨论

  1、哪些变因会影响风力发电机发出的电压大小?

  2、请设计实验利用控制变因的科学方法,找出风力发电机产生最大电压的扇叶结构 (例如扇叶与扇叶支架的夹角、扇叶数目…等)

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