چه بادی بهتر است؟

اهداف آموزشی :

 به کار انداختن توربین دست ساز  یافتن بهترین زاویه وزش باد به پره های توربین

 وسایل لازم :

پوشه پروژه

 توربین بادی ساخته شده  

پایه برای نصب توربین (به عنوان تکلیف جلسه پیش بنا بود دانش آموزان این پایه را آماده کنند)  

پنکه  

نقاله بزرگ آزمایشگاهی  

متر

 مولتی متر و سیم های رابط آن  

راهنمای دانش آموز

زمان لازم :

هر جلسه 2 ساعت

روند کار

از یکی از دانش آموزان بخواهید تا توربین را دردست بگیرد و مقابل پنکه- که خاموش است- نگه دارد. بقیه دانش آموزان کمی دورتر بایستند. خود این دانش آموز هم باید صورت و دست دیگرش را عقب بگیرد تا پره های توربین هنگام چرخش با بدنش برخورد نکند.

خطر!!!

با اینکه پره های توربین شما بسیار سبک است، اما هنگام چرخش سریع انرژی بسیار زیادی دارد. اگر به بدن دانش آموز برخورد کند، موجب پارگی شدید و شکستگی استخوان انگشت دست می شود. پس به هیچ وجه هنگام چرخش توربین، دست یا سر خود را به آن نزدیک نکنید.

حال پنکه را روشن کنید. اگر ساخت توربین به درستی انجام شده باشد، پره ها بسیار سریع می چرخند. توجه دانش آموز را به نیرویی که توربین به دستش وارد می کند جلب کنید. به خاطر وجود همین نیروی زیاد، پایه ای که نصب توربین انتخاب می شود، باید محکم و سنگین باشد تا در هنگام آزمایش واژگون نشود و خطری برای دانش آموزان ایجاد نکند.

به دانش آموزان کمک کنید تا پایه را در جای خود قرار دهند و توربین را روی آن نصب کنند. ( اگر پایه آنها سست بود، می توانید از پایه های آزمایشگاه که سنگین هستند، کمک بگیرید. برای استفاده از این پایه ها به ترتیب زیر عمل کنید: گیره ها را از پایه جدا کنید. آرمیچر را در یکی از گیره ها محکم کنید و فن را در گیره دیگر. دقت کنید که گیره ها نباید به هیچوجه مانع چرخیدن پره ها شود. حال پایه ها را در مقابل هم و فاصله مناسب بگذارید و گیره ها را روی آن سوار کنید. )

به این ترتیب توربین شما بایستی درست در مقابل پنکه قرار گیرد.

نحوه کار با مولتی متر را برای آنها توضیح دهید:

- وصل کردن صحیح سیم های ورودی

- تنظیم مولتی متر برای خواندن متغیر مورد نیاز و در رنج صحیح

همچنین به آنها تاکید کنید تا پس از اتمام اندازه گیری ها، مولتی متر را خاموش کنند!

سیم های خروجی فن را به مولتی متر وصل کنید. مولتی متر را برای خواندن ولتاژ مستقیم در محدوده 200 میلی ولت یا 1 ولت تنظیم کنید.

پنکه را روشن کنید و ولتاژ تولید شده را بخوانید.( این ولتاژ به آرمیچری که استفاده کرده اید و دقت کار شما بستگی دارد. اما اگر کمتر از 90 میلی ولت بود، یک جای کار می لنگد! بایستی مراحل ساخت را بازبینی کنید تا کاری از قلم نیفتاده باشد.)

فاصله توربین و پنکه را تغییر دهید و هر بار ولتاژ را بخوانید. زاویه توربین نسبت به پنکه را تغییر دهید و ولتاژ را بخوانید.

چه عواملی بر توان تولیدی یک توربین بادی اثر می گذارد؟

از دانش آموزان بخواهید این عوامل را در جدول دستورکار خود بنویسند.

همیشه این جدول را همراه داشته باشید و آن را به مرور کامل تر کنید.

اما اگر این عوامل بر الکتریسته تولیدی یک مولد بادی موثر باشد، این اثر چگونه است؟ یعنی آیا رابطه دقیقی میان سرعت باد و الکتریسته تولید شده وجود دارد؟ یا اگر اندازه پره های توربین را 2 برابر کنیم، توان تولیدی مولد 2 برابر می شود؟

برای پاسخ به این پرسش ها باید آزمایش هایی را با توربینی که ساخته ایم انجام دهیم.

در ادامه این جلسه و جلسه بعد، اثر زاویه وزش باد بر پره ها و نیز فاصله پنکه از توربین، بر ولتاژ تولیدی را بررسی خواهیم کرد. به این ترتیب بهترین زاویه و فاصله پنکه بدست می آید.

از دانش آموزان بخواهید روشی برای این کار پیشنهاد دهند.

البته مراحل این آزمایش ها کاملا مشخص است.

برای اندازه گیری اثر زاویه : توربین را در فاصله مشخصی از پنکه قرار دهید. ( این فاصله را ثبت کنید) با کمک نقاله زاویه وزش باد نسبت به صفحه پره های توربین را اندازه بگیرید. برای 3 زاویه مختلف، ولتاژ تولیدی را ثبت کنید.

برای اندازه گیری اثر فاصله: توربین را با زاویه مشخصی نسبت به پنکه قرار می دهید. برای 3 فاصله مختلف، ولتاژ تولیدی را ثبت کنید.

فراموش نکنید که برای کم کردن خطاهای اندازه گیری لازم است هر اندازه گیری را حداقل 3 بار تکرار کنید.

تذکر: برای جابجاکردن توربین، صبر کنید تا کاملا از حرکت بازایستد و سپس به آن نزدیک شوید.

در پایان این دو جلسه، کمی درباره میانگین گیری و محاسبه خطا با دانش آموزان صحبت کنید. راهنمای مربوطه را به آنها دهید تا برای جلسه بعد، میانگین و خطای آزمایش های خود را محاسبه کنند.

تکلیف:

اگر انجام آزمایش در این جلسه به پایان نرسید، تا جلسه آینده آن را کامل کنید.

میانگین و خطای آزمایش های خود را محاسبه کنید.

ارزیابی:

نتیجه اندازه گیری دانش آموزان را برای مشاور ارسال کنید.

بخش پژوهش های دانش آموزی سایت تبیان

تنظیم: یگانه داودی  

ساخت توربین بادی- جلسه اول

ساخت توربین بادی – جلسه  دوم

ساخت توربین بادی – جلسه سوم

ساخت توربین بادی – جلسه چهارم و پنجم

ساخت توربین بادی – جلسه ششم و هفتم

ساخت توربین بادی – جلسه هشتم