Construisez une turbine éolienne pour produire de l’électricité et explorer la transformation de l’énergie.

Matériaux

• Trois tuyaux en PVC, l’un d’environ 30 cm de long et les autres d’au moins 15 cm de long
• Trois joints en T en PVC.en PVC
• Un raccord coudé en PVC
• Moteur
• Fil (d’environ deux pieds de long)
• Coupe-fil
• Moyeu (disponible auprès du Kid Wind Project)

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• Chevilles en bois
• Multimètre
• Pince-alligator
• Ciseaux
• Tapis
• Sécheur de cheveux ou ventilateur
• Matériaux pour les pales, tels que le bois de balsa, le papier d’aluminium, le papier de construction, les bâtons de popsicle, etc.

Directions

1. Insérez un tuyau en PVC de 15 cm dans le trou central d’un joint en T en PVC. Répétez l’opération avec un autre tuyau en PVC de 15 cm et un joint en T.
2. Joindre les deux pièces ensemble en insérant les extrémités libres des tuyaux dans les côtés d’un troisième joint en T, avec le trou central tourné vers le haut.
3. Insérer le tuyau en PVC restant dans le trou du joint en T qui est tourné vers le haut, de sorte que le tuyau se tienne debout.
4. Placez le dernier joint en T sur l’extrémité libre de la tour.
5. Attachez deux fils au moteur. Placez le moteur solidement dans le joint au sommet de la tour. Faites descendre les fils le long du tuyau de la tour et sortez par l’un des joints en T de la base. Si nécessaire, utilisez du ruban adhésif en toile pour maintenir le moteur en place en toute sécurité.
6. Attachez la pièce ronde en plastique appelée le moyeu à la pièce métallique droite à l’extérieur du moteur.
7. Connectez les fils au multimètre à l’aide des pinces crocodiles. Réglez le multimètre sur 20 volts.
8. Placez quelques petites chevilles en bois dans les trous du moyeu. Créez du vent en utilisant un sèche-cheveux ou un ventilateur. Vérifiez le multimètre pour voir combien d’énergie est produite.
9. En utilisant une variété de matériaux, concevez différentes pales pour l’éolienne. Tenez compte du poids, de la douceur de la surface et du nombre de pales nécessaires. Fixez les pales aux chevilles à l’aide de ruban adhésif.
10. Rallumez le sèche-cheveux ou le ventilateur et testez l’éolienne avec chaque type de pale que vous avez conçu. Comment la production électrique diffère-t-elle ? Testez l’éolienne avec différentes vitesses de vent, comme un réglage bas, moyen et élevé du ventilateur. La vitesse du vent affecte-t-elle la production d’énergie électrique ?

Que se passe-t-il ?

Lorsque l’énergie mécanique cinétique du vent en mouvement fait tourner les pales de l’éolienne, un générateur à l’intérieur de l’éolienne est également mis en rotation. Cela fait tourner un fil enroulé autour d’un aimant et crée un courant électrique que nous mesurons avec un multimètre.

Puisque l’énergie n’est ni créée ni détruite, plus l’entrée d’énergie est grande, plus la sortie d’énergie sera grande. Par conséquent, plus vous commencez avec de l’énergie mécanique — plus les pales tournent vite — plus l’énergie électrique sera créée par la turbine.

Informations de base

Le vent est causé par des différences de pression créées par le chauffage inégal de la surface de la Terre par le soleil. Le rayonnement du soleil fait que la terre gagne de l’énergie thermique. L’air au-dessus de la terre gagne également de l’énergie thermique et se dilate, devenant moins dense et s’élevant.

Ce mouvement provoque une zone de basse pression à la surface, créant un vide qui attire l’air. L’air plus froid et plus dense s’écoule vers la zone de basse pression à la surface pour remplir l’espace laissé par l’air réchauffé et soulevé. Cela crée un courant de convection et l’énergie thermique est transformée en énergie mécanique cinétique sous forme d’air en mouvement ou de vent.

Une éolienne transforme l’énergie mécanique du vent en énergie électrique. Une turbine prend l’énergie cinétique d’un fluide en mouvement, l’air dans ce cas, et la convertit en un mouvement rotatif. Lorsque le vent passe devant les pales d’une éolienne, il déplace ou fait tourner les pales. Ces pales font tourner un générateur. Un générateur fonctionne comme l’inverse d’un moteur électrique ; au lieu d’appliquer de l’énergie électrique pour le faire tourner et créer de l’énergie mécanique, il utilise de l’énergie mécanique pour tourner et créer de l’énergie électrique. Les générateurs font tourner un fil enroulé autour d’aimants pour créer un courant électrique.