這是一個用簡單的材料和工具自制的微型風力發電機模型,一段塑料管上用漆包線繞制成線圈,線圈串聯一個發光二極管。轉軸是一段自行車輻條,用吸管吹動輻條上方的小風車,二極管就會發光。
從側面看到,轉軸上固定了2塊高強磁磁鐵,風車轉動的時候,帶動磁鐵轉動,導致線圈內的磁通量發生周期性變化,根據電磁感應定律,產生感應電流,讓二極管發光。
這個制作需要的主要材料有:
塑料管、漆包線、高強度磁鐵、發光二極管、一小塊泡沫塑料、一段自行車輻條、一根細的塑料吸管。
另外還需要木板、一次性竹筷、橡皮筋等材料制作底座和支架,一塊硬紙板和萬能膠制作小風車。
制作步驟:
1、在木板上鉆孔,插入一次性竹筷做成底座和支架。
2、塑料管正中鉆孔,讓轉軸能夠垂直穿過去。從一端鋸開一條狹縫,后面的制作步驟里能看到,轉軸是通過狹縫安裝進去的。細的吸管用剪刀剪下2小段備用。
3、剪一小塊泡沫塑料,穿在自行車輻條做的轉軸上,2塊高強度磁鐵從兩面夾住泡沫,靠磁力的吸引固定在轉軸上。這個微型發電機正是靠它的旋轉來發電的。
4、轉軸“橫著”通過狹縫安裝進塑料管正中的小孔,兩段細的吸管分別從轉軸兩頭插進小孔,做成“軸套”。
5、用直徑0.2到0.3毫米的漆包線,圍繞軸套在塑料管上繞600圈左右,制成發電機的線圈。
6、所謂“漆包線”,就是表面涂有絕緣漆的細銅絲。把線圈兩端的漆包線上的絕緣漆用小刀刮掉,露出里面光亮的銅絲,分別纏在發光二極管的兩根管腳上。這樣就把發光二極管跟線圈串聯在一起。
7、用皮筋把繞了線圈的塑料管固定在支架上。
調節高度和角度,讓轉軸能夠自由轉動,線圈內的磁鐵不受任何阻礙。從側面看,能夠看出“軸套”的作用來。如果沒有“軸套”,轉軸就會被線圈卡死。這時用手指快速轉動轉軸,發光二極管應該可以閃爍發光。
8、裁一長條硬紙板,用來做小風車。風車5個葉片,所以紙板要折成10段。
9、用萬能膠把風車粘在轉軸頂端,微型風力發電機模型就制作完成了!
測試:
用一根長吸管對著風車用力吹,轉動良好的話,就能看到發光二極管在閃閃發光。
磁鐵轉動的時候,線圈內磁通量的大小和方向都在發生變化,根據電磁感應定律可以分析出,產生的是交流電,其波形與家用220伏交流電一樣,都是正弦波。而發光二極管具有單向導電性,只能在正向電流的時候發光,因此是閃爍的。我們可以把2個發光二極管反方向并聯起來,這樣在任一時刻,都有一個發光管是亮的。
總結:
用簡單工具自制一個發電機模型是非常困難的,因為一般都需要一組皮帶輪或者齒輪來加速,而加速裝置很難自制。而且加速裝置對轉軸施加的壓力,讓手工自制轉軸也變得幾乎不可能。
這個小發電機用風力輕松解決了上述問題,轉速可以達到每分鐘幾百轉,實際測試效果非常好。而且這種風車樣式,使得在演示的時候只需要一根塑料吸管,如果做成常見的風車樣式,就需要一部電風扇來提供風力了。
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風力發電機
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