黃連飛

風(fēng)能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視，而且其蘊量巨大，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要多10倍，因此世界各國都很重視利用風(fēng)力來發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機(jī)發(fā)電。本期我們通過制作一個簡易的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型來探討一下風(fēng)力發(fā)電機(jī)是如何工作的。

這是一個用簡單的材料和工具自制的簡易風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，一段PVC管上用漆包線繞制成線圈，線圈串聯(lián)一顆LED。轉(zhuǎn)軸由一段自行車輻條制成，用吸管吹動轉(zhuǎn)軸上方的小風(fēng)車時，產(chǎn)生的電能就可以使LED發(fā)光。

從側(cè)面可以看到，模型的轉(zhuǎn)軸上固定了2塊高強度磁鐵，根據(jù)電磁感應(yīng)定律，風(fēng)車轉(zhuǎn)動的時候，帶動磁鐵轉(zhuǎn)動，導(dǎo)致線圈內(nèi)的磁通量發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使LED發(fā)光。

制 作 方 法

準(zhǔn)備材料：PVC管、漆包線、高強度磁鐵、LED、一小塊泡沫塑料、一段自行車輻條、一根細(xì)塑料吸管。另外還需要木板、一次性竹筷、橡皮筋等材料來制作底座和支架，一塊硬紙板和萬能膠來制作小風(fēng)車。

1. 在木板上鉆孔，插入一次性竹筷制成底座和支架。

2. 在PVC管正中鉆孔，讓轉(zhuǎn)軸能夠垂直穿過去。從一端鋸開一條狹縫，在后面的制作步驟里能看到，轉(zhuǎn)軸是通過狹縫安裝的。然后用剪刀從細(xì)吸管上剪下2小段備用。

3. 剪一小塊泡沫塑料，穿在轉(zhuǎn)軸上。2塊高強度磁鐵從兩面夾住泡沫塑料，靠磁力的吸引固定在轉(zhuǎn)軸上。

4. 轉(zhuǎn)軸“橫著”通過狹縫安裝進(jìn)PVC管正中的小孔，兩段細(xì)的吸管分別從轉(zhuǎn)軸兩頭插進(jìn)小孔，做成“軸套”。

5. 用直徑0.2～0.3毫米的漆包線，圍繞軸套在PVC管上繞600圈左右，制成發(fā)電機(jī)的線圈。

6. 把線圈兩端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LED的兩根管腳上，從而把LED跟線圈串聯(lián)在一起。

7. 用橡皮筋把繞了線圈的PVC管固定在支架上。調(diào)節(jié)高度和角度，使轉(zhuǎn)軸能夠自由轉(zhuǎn)動，線圈內(nèi)的磁鐵不受任何阻礙。從側(cè)面看，能夠看出“軸套”的作用來。如果沒有“軸套”，轉(zhuǎn)軸就會被線圈卡住而無法自由轉(zhuǎn)動。這時用手指快速轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)軸，LED應(yīng)該可以閃爍發(fā)光。

8. 裁一長條硬紙板，用來做小風(fēng)車。風(fēng)車有5扇葉片，所以將紙板折成10段。用萬能膠把風(fēng)車粘在轉(zhuǎn)軸頂端，簡易風(fēng)力發(fā)電機(jī)就制作完成了！

測 試

用一根長吸管對著風(fēng)車用力吹，轉(zhuǎn)動良好的話，就能看到LED發(fā)光。磁鐵轉(zhuǎn)動的時候，線圈內(nèi)磁通量的大小和方向都在發(fā)生變化。根據(jù)電磁感應(yīng)定律可以分析出，產(chǎn)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LED具有單向?qū)щ娦裕荒茉诋a(chǎn)生正向電流的時候發(fā)光，因此LED是閃爍的。我們可以把2顆LED反方向并聯(lián)起來，這樣在任一時刻，都會有一顆LED是亮的?，F(xiàn)在你可以根據(jù)相同原理設(shè)計一個簡單的風(fēng)力發(fā)電機(jī)了嗎？