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探究為什麼-風力發電的模擬

SEP 02 ,2019

簡介

       我們生活中所使用的電皆屬於次級能源,也就是說電是從其他的能量轉變而來的形式,例如水力發電、風力發電、太陽能發電等,以及台灣常見的火力發電,或者是核能發電。雖然火力發電廠十分的普及,然而透過燃燒化學物質而產生電能的方式卻對環境造成了負面的影響,因此使用大自然的能源越來越受到重視,本次活動將使用Lexsolar的設備模擬簡易的風力發電機,並搭配PASCO電壓感應器的數位量測,探討要如何有效的利用大自然的風能轉變為電能,提供給人類使用。

 

活動所需設備與材料

  • Lexsolar 新綠能實驗模組 (2003)

電路板

燈泡元件

電源供應器

馬達元件

風驅動器

蜂鳴器元件

風力發電扇葉組

紅黑電線 2

風力發電機模組

 

 

  • PASCO 無線電壓感應器 (PS-3211)
  • PASCO SPARKvue軟體

 

活動流程

  1. 將裝置組裝成下圖

    1. 將風驅動器與風力發電機模組固定於電路板上,並將風力發電扇葉組裝上,風驅動器的岀風口面向風力發電扇葉
    2. 透過紅黑導線將電源與風驅動器連接(正極與正極相接,負極與負極相接)
    3. 選擇一種元件(燈泡元件/馬達元件/蜂鳴器元件)連接至風力發電機模組上
  1. 開啟電源,並調整電壓,直到風的轉速可以驅動風力發電機上的扇葉穩定的轉動為止
  2. 此時觀察電路上裝置的元件有無啟動(燈泡發光/馬達轉動/蜂鳴器出現聲音)
  3. 將無線電壓感應器開啟,並連線至SPARKvue軟體
  4. 點擊開始測量
  5. 將電路上的元件更換成電壓感應器,觀察此時電壓的讀值
  6. 可進行下列3種變因的活動探討

 

風力的大小

扇葉的形狀

風向的改變

燈泡亮度

 

 

 

馬達轉速

 

 

 

蜂鳴器聲音

 

 

 

電壓大小

 

 

 

 

問題討論

  1. 如何透過能量守恆的概念,解釋從風力發電到電驅動燈泡、馬達與蜂鳴器的過程?
  2. 電壓感應器可以直接量測整個系統的電壓,如果現在要使用電流感應器量測系統電流,要如何與電路系統相接?
  3. 選擇一組實驗變因操作,並解釋電壓改變的原因
  4. 綜合本次活動結果,要在什麼樣的條件下才能使風力發電達到最佳效率呢?

 

其他參考資訊