偶看新闻中国古代十大科学家:自制风力发电机
来源：百度文库 编辑：偶看新闻 时间：2024/04/29 22:37:51
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。
【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。
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。
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。
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。
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。
自制风力发电机
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。
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。
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。
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。
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。
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。
自制风力发电机
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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。
【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。
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。
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。
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。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。
自制风力发电机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。
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。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。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。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。
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。
自制风力发电机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。
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。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。
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。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。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)