教你手工制作小小风力发电机

【风力发电机所需器材和原料】

1主体木板2片2太阳能专用马达(转轴上附齿轮)1.5~4.5V1组3大齿轮1个4小齿轮1个5方形木块2个6三孔木块1个7长形木块1个8金属棍1支9绿色LED灯(3V)1个10泡棉双面胶1片11螺丝钉(2mm*6mm)12支12珍珠板(30 * 30 cm)1片13砂纸1张14保丽龙胶1罐15透明胶带1卷16美工刀1把17螺丝起子1支18圆规1支19量角器1个20小胶带1卷

图1简易风力发电机制作部分器材，阿拉伯数字为器材表内的编号。

【步骤】

一、风车主体组装

1.将大齿轮圆孔套入金属棍，内推至距一端约1公分，如图2。

图2将大齿轮圆孔套入金属棍。

2.取一方型木块套入金属棍的较长端。

3.将步骤2装置的方形木块贴齐主体木板缝隙的边缘，使用螺丝钉固定，如图3。

※简易风力发电机制作注意事项：锁紧螺丝钉时，应避免用力过大，导致木块及主体木板破裂。

自己手工制作风力发电机图3：将步骤2完成的装置放在主体木板上。

4.取另一个方型木块套入金属棍的较短端，使其对准主体木板上的孔洞；调整大齿轮位置，使其位于缝隙正中间，并与缝隙平行；最后使用螺丝钉固定方形木块，如图4。

图4调整好木块及齿轮的位置，以螺丝钉固定在主体木板上。

5.以螺丝钉将长形木块固定于步骤4的主体木板下端，如图5。

图5以螺丝钉将长形木块固定于主体木板下端。

6.将太阳能专用马达置入步骤4主体木板上的凹槽，调整马达主轴上齿轮与大齿轮的咬合位置，使其能顺利转动，如图5。

7.若咬合的齿轮转动困难，则剪下一小段砂纸，磨擦主体木板的凹槽底部，直至马达位于最佳位置，如图6调整好后，取出马达备用。

图6磨擦主体木板的凹槽底部，直至马达位于最佳位置。

8.将LED灯固定在三孔木块上方孔洞，如图7。两支脚分别插入在下方的小孔(长脚是正极、短脚是负极)，使两只脚都能伸出孔洞之外，如图8。

图7将LED灯固定在三孔木块上方孔洞。

图8将LED灯的两支脚伸出下方的两个孔洞之外。

9.剥除太阳能专用马达电线末端的绝缘外层，使内部的金属线露出约2公分，如图9。

图9剥除太阳能专用马达电线末端的绝缘外层。

10.将太阳能专用马达的红色金属线(正极)缠绕在LED的长脚(正极)，黑色金属线(负极)缠绕在LED的短脚(负极)，如图10。

图10将太阳能专用马达的两条金属线，分别缠绕在LED的两支脚。

11.将步骤10的装置以2根螺丝钉固定于步骤7的主体木板上，如图11。

图11将马

达和LED固定在主体木板上。

12.将第二片主体木板覆盖在步骤11的装置上，再次检查马达是否位在最佳位置。若否，则重覆步骤7。

13.使用6个螺丝钉将第二片主体木板固定，测试大齿轮与太阳能专用马达上的小齿轮是否能顺利转动，如果转动困难，则重新调整螺丝钉的位置，如图12。

图12将第二片主体木板固定，并测试齿轮是否能顺利转动。

二、扇叶组的裁切

1.使用圆规，在板上画出四个直径分别为12、11、3、2公分的同心圆，如图13。

图13使用圆规，在珍珠板上画出圆。

2.分别将直尺贴齐圆周边缘的各点，再以小刀沿着直尺切掉圆周外的珍珠板，重覆此动作，直至接近圆形为止，最后以砂纸磨除圆周边缘的棱角，如图14。

图14以小刀沿着直尺切掉圆周外的珍珠板

3.以直尺及笔画出相互垂直的两条直径，再以量角器，将圆均分八等分的扇形，如图15。

图15将圆均分成八等分的扇形

4.每条扇页支架的宽度留约0.5公分，使用美工刀将直径3~11公分之间的珍珠板镂空裁切成为扇叶。

5.将小齿轮以泡绵胶黏至步骤4装置的中心，如图16。

图16镂空裁切珍珠板，并将小齿轮以泡绵胶黏在中心

6.使用透明胶带，将八片扇叶以相同夹角(45度)黏贴至扇叶支架上，如图17。

图17注意扇叶黏贴的方向

7.将扇叶组套入风车主体的转轴，置于转动的电扇前，使风车扇叶能逆时针转动，观察LED灯是否发亮，并测量出最大电压。

问题与讨论

1、哪些变因会影响风力发电机发出的电压大小？

2、请设计实验利用控制变因的科学方法，找出风力发电机产生最大电压的扇叶结构 (例如扇叶与扇叶支架的夹角、扇叶数目…等)。