Інформація для вчителів
Опис
Експериментальна установка
Вітер - це поняття, що використовується для опису повітряних потоків з області з високим атмосферним тиском в області з низьким атмосферним тиском.
Енергія, яку переносить вітер, може бути використана для виконання механічної роботи або для вироблення електроенергії.
Оскільки області високого і низького тиску є постійною і природною частиною клімату, енергія вітру вважається відновлюваною енергією.
Цей експеримент детальніше розглядає швидкість вітру та її вплив на напругу, що генерується.
Додаткова інформація для вчителів (1/3)
Попередні знання
Учні повинні бути знайомі з основними поняттями перетворення енергії.
Принцип
У цьому експерименті штучний потік повітря генерується з різною швидкістю, і спостерігається, наскільки різні швидкості впливають на напругу, що генерується вітровою турбіною.
Додаткова інформація для вчителів (2/3)
Мета навчання
Учні дізнаються про вплив швидкості вітру на електричну енергію, що виробляється вітровими турбінами.
Завдання
У цьому експерименті вітрова турбіна розміщується на різній відстані від вентилятора. Вітер, який досягає вітрогенератора, має різну швидкість.
Виміряйте напругу, що генерується вітрогенератором на різних відстанях від вентилятора.
Повторіть експеримент для різних напруг живлення вентилятора.
Додаткова інформація для вчителів (3/3)
Зауваження щодо підготовки та виконання роботи
Ручка регулювання сили струму встановлюється до упору вправо, щоб досягти напруги живлення 12 В для вентилятора.
У цьому експерименті напруга використовується як міра енергії.
Інструкції з техніки безпеки
До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів під час викладання природничих наук.
Переконайтеся, що учні знаходяться позаду вентилятора і не простягають руки в простір між вентилятором і вітровою турбіною під час подачі напруги і обертання вітрової турбіни.
Інформація для учнів
Мотивація
Вітрогенератор
У природі вітер може набувати будь-якої форми - від легкого протягу, свіжого вітерця до урагану. Швидкі вітри також несуть більше кінетичної енергії, яка може бути перетворена в електрику за допомогою вітрових турбін.
Для того, щоб розмістити ці вітрогенератори якомога розумніше, важливо знати вплив різних факторів.
Наскільки іККД вітрових електростанцій залежить від переважаючих швидкостей вітру?
Завдання
Експериментальна установка
У цьому експерименті вітрова турбіна розміщується на різній відстані від вентилятора. Вітер, який досягає вітрогенератора, має різну швидкість.
Виміряйте напругу, що генерується вітрогенератором на різних відстанях від вентилятора.
Повторіть експеримент для різних напруг живлення вентилятора.
Матеріал
| Позиція | Матеріал | Пункт №. | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Основа штатива, PHYWE | 02001-00 | 1 |
| 2 | Штативний стрижень, нерж. ст., l=600 мм, d = 10 мм | 02037-00 | 2 |
| 3 | Ротор, 2 шт. | 05752-01 | 1 |
| 4 | Генератор з віссю різьби і гайками для кріплення | 05751-01 | 1 |
| 5 | Повітродувка, 12 В | 05750-00 | 1 |
| 6 | Ковзна опора для оптичної лави | 09822-00 | 1 |
| 7 | З'єднувальний провідник, 500 мм, червоний | 07361-01 | 2 |
| 8 | З'єднувальний провідник, 500 мм, синій | 07361-04 | 2 |
| 9 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
| 10 | Цифровий мультиметр, 3 1/2 розрядний дисплей з NiCr-Ni термопарою | 07122-00 | 1 |
Підготовка (1/3)
1. Зберіть експериментальну установку з двох регульованих ніжок (основи) штатива і двох штативних стрижнів (рис. 1 і 2).
2.Закріпіть вентилятор в лівій частині основи штатива, щоб сторона з розетками була спрямована в бік від довгих стрижнів (мал. 3).
Рисунок 1
Рисунок 2
Рисунок 3
Підготовка (2/3)
3. Встановіть на вісь генератора два ротори один за одним (рис. 4).
4.Потім рівномірно розташуйте шість лопатей (крил) на відстані один від одного (рис. 5).
5.Встановітьгенератор на опору та помістить його на стержні штатива (рис. 6).
Рисунок 4
Рисунок 5
Рисунок 6
Підготовка (3/3)
Рисунок 7
Порада:
З міркувань безпеки залиште блок живлення учня на деякий час вимкненим.
6.Під'єднайте джерело живлення та вентилятор. Вентилятор повинен бути підключений до виходів постійної напруги (рис. 7).
7.Підключіть мультиметр до генератора (рис. 8) і встановіть діапазон вимірювання на 20 В-.
Рисунок 8
Виконання роботи (1/2)
Рисунок 9
Рисунок 10
1.Перемістіть генератор так, щоб відстань між передньою частиною вентилятора і верхньою частиною генератора становила приблизно 5 см (рис. 9).
2.Увімкніть джерело живлення та поверніть ручку регулювання сили струму до упору вправо.
Застереження:Завжди стійте позаду вентилятора, коли є напруга і вітрогенератор обертається. Ніколи не простягайте руку в простір між вентилятором і вітрогенератором.
Виконання роботи (2/2)
Експеримент
- Запишіть напругу, яку показує мультиметр.
- Вимкніть джерело живлення.
- Перемістіть генератор на 5 см далі від вентилятора, щоб відстань становила 10 см.
- Увімкніть джерело живлення і знову виміряйте напругу. Запишіть результат у протокол експерименту.
- Повторіть процедуру для відстаней 15 см, 20 см, 25 см і 30 см.
- Повторіть вимірювання на різних відстанях для напруг 10 В, 8 В і 6 В. Запишіть результати.
- Побудуйте діаграму з даними вимірювань.
Протокол
Завдання 1
Питання
Завдання 2
Вставте степені так, щоб твердження було істинним. (Підказка: Що ще Ви знаєте із завдання 1 про ?)
Завдання на схемі: розташуйте підписи по місцях. Підписи: 1; 2; 3; 4; P=\mu· 1/2\rho· A· v^3; \Rightarrow U\ \ \ пропорційна до \ v; 5. Місця на схемі: А/п.
Завдання 3
Питання