Větrná elektrárna

1. dubna 2012 v 12:32 |  Pokusy ve Fyzice

Zhotovíme si vozík, který můžeme používat dvojím způsobem - buď jako funkční model malé větrné elektrárny, nebo při demonstrování funkce letecké vrtule.
Základní potřeby: (pro jednu stanici)
  • hliníkový plech
  • 2 osy s kolečky
  • malý elektromotorek
  • plastová vrtulka
  • voltmetr
  • plochá baterie
Konstrukce vozíku:
Z hliníkového plechu vystřihneme obdélník asi 15 x 10 cm. vyvrtáme otvory pro osy a pro upevňovací třmeny elektromotorku. Ve svěráku ohneme obě bočnice, plechovým třmínkem upevníme malý stejnosměrný elektromotorek (vymontovaný z poškozeného autíčka nebo zakoupený v modelářské prodejně) a do otvorů v bočnicích zasuneme kovové osy s nasazenými kolečky. I zde můžeme použít součástky z rozbitých hraček. Pro zmenšení tření můžeme na osy nasunout mezi kolečka a bočnice korálky. Na osu elektromotorku nasuneme vrtulku určenou pro modely letadel a její listy případně zkrátíme podle výšky vozíku.
a) Vrtulový vozík
Na horní plochu vozíku za motorek přilepíme samolepící páskou plochou baterii a připojíme k ní motorek. Roztočená modelářská vrtule má dostatečný tah, který uvede vozík do pohybu. Podle směru otáčení motoru bude fungovat vrtule buď jako tažná (vozík jede s vrtulí vpředu), nebo jako tlačná, kdy vrtule tlačí vozík před sebou. Směr otáčení motorku - a tím i vrtule - změníme přehozením přívodních vodičů od baterie.
b) Větrná elektrárna
Vozík bez baterie postavíme na stůl a zajistíme proti pohybu. Vývody od motorku připojíme k dostatečně citlivému voltmetru a na vrtuli zamíříme proud vzduchu (chladného!) z vysoušeče vlasů - fénu. Vrtule se roztočí a motorek začne fungovat jako generátor stejnosměrného proudu. Připojeným voltmetrem zkoumáme vztah mezi rychlostí otáčení vrtule a velikostí vzniklého napětí. Naše elektrárnička je velmi malá a proto i naměřené napětí stěží přesáhne několik desetin voltu. O něco většího výkonu dosáhneme ofukováním vrtule usměrněným proudem vzduchu z vysavače, ale ani to asi nebude stačit třeba k rozsvícení malé žárovky. Svítivá dioda LED se určitě nerozsvítí, protože funguje až od napětí přes 1,6 voltu.

Trochu fyziky a techniky:
Až do vynálezu proudového motoru byla vrtule základním prvkem pohonné soustavy letadel. Pro jednoduchost si můžeme představit, že vrtule se vzhledem k profilu svých listů "zavrtává" do vzduchu a tím za sebou táhne náš vozík, nebo celé letadlo. Vzduch však má malou hustotu a proto se vrtule musí otáčet velkou rychlostí, aby se dosáhlo dostatečné tahové síly. Pro pohon lodí se používá lodní šroub (vynález Josefa Ressela z roku 1827), který pracuje na podobném principu: šroub se "zavrtává" do vody a uvádí do pohybu celou loď.
Malé stejnosměrné elektromotorky (např. v hračkách) mají otáčivý rotor s cívkou a nehybný stator, tvořený trvalým magnetem. Proto mohou pracovat ve dvou opačných funkcích :
  • jako elektromotor, který přeměňuje elektrickou energii ze zdroje na mechanickou energii, využívanou k pohonu
  • jako generátor, přeměňující mechanickou energii na elektrickou. Otáčení generátoru zajišťuje např. vodní kolo, turbína (vodní nebo parní) nebo vrtule - jak je tomu u našeho vozíku. Také na jízdním kole máme malý generátor, který je poháněn přitlačením na pneumatiku a dodává elektrickou energii žárovce reflektoru.
Větrná elektrárna přeměňuje energii proudícího větru na elektrickou energii. Tato přeměna však má poměrně malou účinnost a proto se musí stavět elektrárny s vrtulemi o velkém průměru, často se na jednom místě staví několik větrných elektráren, které tvoří tzv. větrnou farmu.
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Nový komentář

Přihlásit se
  Ještě nemáte vlastní web? Můžete si jej zdarma založit na Blog.cz.
 

Aktuální články

Reklama