簡易的風力發電機

黃連飛

風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力來發電。風力發電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。本期我們通過制作一個簡易的風力發電機模型來探討一下風力發電機是如何工作的。

這是一個用簡單的材料和工具自制的簡易風力發電機模型，一段PVC管上用漆包線繞制成線圈，線圈串聯一顆LED。轉軸由一段自行車輻條制成，用吸管吹動轉軸上方的小風車時，產生的電能就可以使LED發光。

從側面可以看到，模型的轉軸上固定了2塊高強度磁鐵，根據電磁感應定律，風車轉動的時候，帶動磁鐵轉動，導致線圈內的磁通量發生周期性變化，產生感應電流，從而使LED發光。

制 作 方 法

準備材料：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，轉軸是通過狹縫安裝的。然后用剪刀從細吸管上剪下2小段備用。

3. 剪一小塊泡沫塑料，穿在轉軸上。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軸上。

4. 轉軸“橫著”通過狹縫安裝進PVC管正中的小孔，兩段細的吸管分別從轉軸兩頭插進小孔，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，制成發電機的線圈。

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跟線圈串聯在一起。

7. 用橡皮筋把繞了線圈的PVC管固定在支架上。調節高度和角度，使轉軸能夠自由轉動，線圈內的磁鐵不受任何阻礙。從側面看，能夠看出“軸套”的作用來。如果沒有“軸套”，轉軸就會被線圈卡住而無法自由轉動。這時用手指快速轉動轉軸，LED應該可以閃爍發光。

8. 裁一長條硬紙板，用來做小風車。風車有5扇葉片，所以將紙板折成10段。用萬能膠把風車粘在轉軸頂端，簡易風力發電機就制作完成了！

測 試

用一根長吸管對著風車用力吹，轉動良好的話，就能看到LED發光。磁鐵轉動的時候，線圈內磁通量的大小和方向都在發生變化。根據電磁感應定律可以分析出，產生的是交流電，其波形與家用220伏交流電一樣，都是正弦波。而LED具有單向導電性，只能在產生正向電流的時候發光，因此LED是閃爍的。我們可以把2顆LED反方向并聯起來，這樣在任一時刻，都會有一顆LED是亮的。現在你可以根據相同原理設計一個簡單的風力發電機了嗎？