Zbuduj turbinę wiatrową, aby wytworzyć energię elektryczną i zbadać przemiany energii.

Materiały

• Trzy rury PCV, jedna o długości około 30 cm, a pozostałe o długości co najmniej 15 cm
• Trzy trójniki z PVCzłącza
• Jedno złącze kolankowe PCV
• Silnik
• Przewód (około dwóch stóp długości)
• Obcinaczki do przewodu
• Piasta (dostępna od Kid Wind Project)
• Drążki drewniane
• Drewniane kołki
• Multimetr
• Spinacze aligatorowe
• Nożyczki
• Taśma
• Suszarka do włosów lub wentylator
• Materiały na łopatki, takie jak drewno balsa, folia aluminiowa, papier konstrukcyjny, patyczki higieniczne itp.

Kierunki

1. Włóż 15-centymetrową rurę PCV do środkowego otworu trójnika PCV. Powtórz czynność z kolejną 15-centymetrową rurą PCV i trójnikiem.
2. Złącz dwa kawałki razem, wkładając wolne końce rur w boki trzeciego trójnika, środkowym otworem do góry.
3. Włóż pozostałą rurę PCV w otwór trójnika, który jest skierowany do góry, tak aby rura stała pionowo.
4. Założyć ostatnie złącze T na wolnym końcu wieży.
5. Podłączyć dwa przewody do silnika. Umieścić silnik bezpiecznie w złączu na szczycie wieży. Poprowadzić przewody w dół rury wieży i wyjść z jednego z trójników na podstawie. W razie potrzeby, użyj taśmy klejącej, aby utrzymać silnik w bezpiecznym miejscu.
6. Podłącz plastikowy, okrągły element zwany piastą do prostego, metalowego elementu na zewnątrz silnika.
7. Podłącz przewody do multimetru za pomocą zacisków aligatorowych. Ustaw multimetr na 20 woltów.
8. Włóż kilka małych, drewnianych kołków do otworów w piaście. Wytwórz wiatr za pomocą suszarki do włosów lub wentylatora. Sprawdź na multimetrze, ile energii jest generowane.
9. Używając różnych materiałów, zaprojektuj różne łopaty do turbiny wiatrowej. Weź pod uwagę wagę, gładkość powierzchni i liczbę potrzebnych łopat. Przymocuj łopatki do kołków za pomocą taśmy.
10. Włącz ponownie suszarkę do włosów lub wentylator i przetestuj turbinę z każdym typem łopatki, którą zaprojektowałeś. Jak różni się moc elektryczna? Przetestuj turbinę przy różnych prędkościach wiatru, np. przy niskich, średnich i wysokich ustawieniach wentylatora. Czy prędkość wiatru wpływa na wydajność energii elektrycznej?

Co się dzieje?

Jak kinetyczna energia mechaniczna poruszającego się wiatru obraca łopatki turbiny wiatrowej, generator wewnątrz turbiny również się obraca. Powoduje to, że zwinięty drut obraca się wokół magnesu i wytwarza prąd elektryczny, który mierzymy multimetrem.

Ponieważ energia nie jest ani tworzona ani niszczona, im większy jest wkład energii, tym większy będzie jej wydatek. Dlatego, im więcej energii mechanicznej na początku — im szybciej obracają się łopatki — tym więcej energii elektrycznej zostanie wytworzone przez turbinę.

Informacje ogólne

Wiatr jest spowodowany różnicami ciśnienia powstałymi w wyniku nierównomiernego ogrzewania powierzchni Ziemi przez Słońce. Promieniowanie słoneczne powoduje, że ziemia zyskuje energię cieplną. Powietrze nad lądem również zyskuje energię cieplną i rozszerza się, stając się mniej gęstym i wznosząc się.

Ten ruch powoduje obszar niskiego ciśnienia na powierzchni, tworząc próżnię, która wciąga powietrze. Chłodniejsze, gęstsze powietrze płynie w kierunku obszaru niskiego ciśnienia na powierzchni, aby wypełnić przestrzeń pozostawioną przez wzniesione, ogrzane powietrze. To tworzy prąd konwekcyjny, a energia cieplna jest przekształcana w kinetyczną energię mechaniczną w postaci poruszającego się powietrza lub wiatru.

Turbina wiatrowa przekształca energię mechaniczną wiatru w energię elektryczną. Turbina pobiera energię kinetyczną poruszającego się płynu, w tym przypadku powietrza, i przekształca ją w ruch obrotowy. Gdy wiatr porusza się obok łopat turbiny wiatrowej, porusza lub obraca łopaty. Łopaty te obracają generator. Generator działa jak odwrotność silnika elektrycznego; zamiast wykorzystywać energię elektryczną do obracania go i tworzenia energii mechanicznej, wykorzystuje on energię mechaniczną do obracania i tworzenia energii elektrycznej. Generatory obracają zwinięty drut wokół magnesów, aby wytworzyć prąd elektryczny.

.