مروحة رياح تعليمية صغيرة تولد الكهرباء عندما تهب عليها المروحة

مروحة رياح تعليمية صغيرة تولد الكهرباء عندما تهب عليها المروحة

يشرح هذا الدليل خطوات تجميع وعرض مجموعة توربينات الرياح التعليمية المصغرة. على عكس توربينات الرياح العملية المصممة لتوليد الطاقة، فإن هذه المجموعة هي أداة تعليمية عملية توضح بصريًا المبادئ الأساسية للحث الكهرومغناطيسي. باستخدام مروحة بسيطة لتدوير مغناطيس داخل ملف من الأسلاك، يمكنك رؤية كيفية تحويل الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية، مما يعمل على تشغيل مصباح صغير وتوليد جهد قابل للقياس. إنه مشروع ممتاز للفصول الدراسية أو معارض العلوم أو أي شخص فضولي حول كيفية عمل المولدات.

لا يقتصر هذا المشروع على اتباع خطوات التجميع فحسب؛ بل يتعلق بفهم الفيزياء الأساسية لتوليد الكهرباء. فيما يلي بعض الطرق التي يمكنك من خلالها استخدام هذه التوربينات التعليمية لاستكشاف هذه المفاهيم وعرضها:

• العرض في الفصل الدراسي: شرح الحث الكهرومغناطيسي للطلاب بصريًا، وإظهار كيف يخلق المجال المغناطيسي المتحرك تيارًا كهربائيًا في السلك.
• مشروع معرض العلوم: استخدام التوربينات لاختبار الفرضيات حول كيفية تأثير سرعة المروحة أو المسافة على جهد الخرج، مما ينشئ عرضًا تفاعليًا وجذابًا.
• التعلم التفاعلي: للهواة والمهتمين بالتجارب، إنها طريقة رائعة لبناء فهم أساسي لكيفية عمل المولدات في محطات الطاقة وتوربينات الرياح وحتى دينامو الدراجات على نطاق صغير.
• تمرين قياس الجهد: التدرب على استخدام مقياس متعدد لقياس جهد التيار المتردد الناتج في ظل ظروف تحميل مختلفة (مع المصباح وبدونه).

• 

كيف يعمل المولد

المبدأ الأساسي وراء هذه التوربينات هو الحث الكهرومغناطيسي. كما هو موضح في الفيديو (في الفيديو عند 00:47)، يتكون النظام من مغناطيس دوار في المركز وملفين ثابتين من الأسلاك (لفات) حوله. عندما تهب المروحة، فإنها تدير شفرات التوربينات المتصلة بالمغناطيس. أثناء دوران المغناطيس، يقطع مجاله المغناطيسي باستمرار أسلاك الملف. هذا التغيير المستمر في المجال المغناطيسي يجبر الإلكترونات في السلك على التحرك، مما يخلق تيارًا كهربائيًا. يلاحظ الفيديو أن التغيير اللحظي لا يخلق سوى نبضة قصيرة، ولهذا السبب يجب أن يدور المغناطيس باستمرار للحفاظ على تدفق ثابت للكهرباء (في الفيديو عند 01:29).

مكونات الأجهزة

يعتمد هذا المشروع على مجموعة محددة، ويظهر فتح العلبة أن جميع الأجزاء الضرورية متضمنة (في الفيديو عند 01:51). ستحتاج إلى:

• مجموعة توربينات الرياح التعليمية المصغرة، والتي تتضمن شفرات مجمعة مسبقًا.
• محرك تيار مستمر صغير مع مصباح متصل.
• ألواح بلاستيكية وقطع هيكلية للإطار.
• براغي مختلفة ومفك براغي صغير للتجميع.
• مروحة صغيرة لتوفير مصدر الرياح.
• مقياس متعدد رقمي (اختياري، لقياس الجهد).

دليل الأسلاك

الأسلاك في هذا المشروع ضئيلة وتأتي متصلة مسبقًا داخل المجموعة. السلكان القادمان من اللفات الداخلية للمولد هما الاتصالات الكهربائية الوحيدة التي تحتاج إلى إدارتها. إنهما متصلان بتجميعة المحرك/المصباح. يوضح الفيديو تجريد هذين السلكين قليلاً لتوصيل مقياس الفولتية للاختبار (في الفيديو عند 07:05). لا توجد أسلاك معقدة أو لحام مطلوب.

دليل التجميع

عملية التجميع مباشرة ومن الأفضل فهمها باتباع الخطوات المرئية في الفيديو. المفتاح هو بناء إطار ثابت يثبت المحرك وتجميعة المصباح مع السماح لشفرات التوربينات بالدوران بحرية.

1. تحضير القاعدة: ابدأ بتحديد الألواح الرئيسية والقطع الهيكلية. يوضح الفيديو استخدام برغي طويل لربط قطعة دعم ستثبت المحرك في الاتجاه الصحيح (في الفيديو عند 03:39).
2. تركيب المحرك: يتم وضع المحرك، الذي يحتوي على المصباح المتصل، في حامل. تُستخدم البراغي لتثبيته، مما يضمن ثباته وعدم دورانه عندما تدور التوربينات (في الفيديو عند 04:28).
3. توصيل التوربينات: يتم توصيل تجميع شفرات التوربينات بعمود المحرك. هذا الاتصال هو ما سيدير المغناطيس داخل المولد.
4. تثبيت الإعداد: تُستخدم قطع بلاستيكية إضافية لدعم المحرك والحفاظ على صلابة الهيكل بأكمله. يؤكد الفيديو أن الإعداد الثابت أمر بالغ الأهمية لمنع المحرك من الالتواء عندما تهب المروحة (في الفيديو عند 05:13).

الاختبار والعرض

بمجرد التجميع، يكون العرض بسيطًا. ضع مروحة بحيث تهب مباشرة على شفرات التوربينات. أثناء دوران الشفرات، يجب أن يضيء المصباح المتصل، مما يوفر تأكيدًا بصريًا واضحًا على توليد الكهرباء (في الفيديو عند 06:35).

يُظهر الفيديو أيضًا اختبارًا كميًا باستخدام مقياس متعدد. من خلال توصيل المقياس بأسلاك خرج المولد، يمكنك قياس الجهد. عند فصل المصباح، ينتج المولد جهدًا أعلى (حوالي 8 فولت في الفيديو). عند توصيل المصباح وإضاءته، ينخفض الجهد بشكل ملحوظ (إلى حوالي 3.2 فولت) لأن جزءًا من الطاقة الكهربائية يُستهلك لتشغيل الضوء (في الفيديو عند 08:06). هذا عرض رائع لكيفية تأثير الحمل على خرج المولد.

عرض المشروع المباشر

يوفر الفيديو عرضًا مباشرًا كاملاً للتوربين أثناء العمل. يُظهر التجميع الفيزيائي، ودوران التوربين تحت قوة مروحة منزلية عادية، والإضاءة الناتجة للمصباح. يتضمن العرض أيضًا رؤية واضحة لقراءات المقياس المتعدد، سواء مع توصيل المصباح أو بدونه، مما يوفر بيانات واقعية تدعم الشرح النظري لكيفية عمل المولد.

الفصول

• [00:03] مقدمة إلى التوربين التعليمي المصغر
• [00:47] كيفية عمل المولد
• [01:51] فتح العلبة ونظرة عامة على الأجزاء
• [03:03] تجميع إطار التوربين
• [05:36] تركيب التوربين والمحرك
• [06:35] الاختبار بمروحة وإضاءة المصباح
• [07:05] قياس جهد الخرج بمقياس متعدد
• [09:00] الخاتمة والملخص

الصور

wind-turbine-kit2-6-size

wind-turbine-kit2-5

wind-turbine-kit2-4

wind-turbine-kit2-3

wind-turbine-kit2-2

wind-turbine-kit2-1

win_turbine-kit-2

win_turbine-kit-1

win_turbine-kit-3

wind-turbine-kit2-6-size

wind-turbine-kit2-5

wind-turbine-kit2-4

wind-turbine-kit2-3

wind-turbine-kit2-2

wind-turbine-kit2-1

win_turbine-kit-2

win_turbine-kit-1

win_turbine-kit-3