Különlegességek, ajánlások és biztonsági tudnivalók: Kutasd a megújuló energiát, a szél kifogyhatatlan erejét. Ezzel a kísérletező készlettel a gyerekek kutathatják az egyik leginkább környezetbarát áramfejlesztési módszert. Építsd meg a saját járműveidet, és hajtsd meg őket saját termelésű energiával. 1. AZ EGYES EGYSÉGEK Ez az építőszekrény két szélerőművet és egy, mindenféle szélviszonyokhoz illeszkedő háromfokozatú hajtóművet tartalmaz. a. Szélerőmű hosszú szárnylapáttal: Mint az igazi szélkerekeket, áram fejlesztésére alkalmazzuk, nagyon jó a strandra vagy erős szélbe. b. Szélerőmű rövid szárnylapáttal: valódi szárnyra hasonlító lapátjaival gyenge széljárásban, pl. parkokban, is képes áramot fejleszteni. Mindkét szélerőművet meg lehet hajtani ventilátorral is. d. A háromfokozatú hajtómű áttétele a szélerősségnek megfelelően állítható be. e. A csőalakú toronynak köszönhetően a turbina egyszerűen állítható fel. 2. OKTATÁS a. Ez az útmutató lépésről-lépésre ismerteti a két szélerőmű és további hat járműmodell összeszerelésének a menetét. Ha gyermeke követi a szemléltetett kísérleteket, aktív módon tanul. b. Bátorítsa gyermekét arra, hogy változtassa meg a szélerőmű szárnylapátjainak az alakját és a számát, hogy próbálkozzon különböző szögekkel és a hajtómű három fokozatának a különböző ventilátorfokozatokhoz való illesztésével. Melyik kombinációban világít a legfényesebben a LED? A házi tapasztalatok alapján meg kell tanítaniuk gyermeküknek, hogy megfigyelje a szabadban fellépő szélerősségeket, és úgy kalibrálja a szélerőművet, hogy a lehető legrövidebb idő alatt feltöltse az akkumulátort. Segítsen gyerekének a kísérletezés közben, Ennek a kísérletezőszekrénynek a segítségével megvizsgálhatják a gyermekek, hogy a természetes erőforrás, a szél, hogyan használható áram termelésére. A gyakorlatban ezt különféle modelleknél kipróbálhatják. Független gondolkodásukat segíti elő ez, és rávezeti őket arra, hogy milyen különféle energiafajták vannak, és hol használhatók fel ezek a hétköznapi életben. 3.KREATIVITÁS Különleges tapasztalatokra tehet szert, ha gyermekét arra buzdítja, hogy kreatívan és ötletgazdagon saját szélerőmű-modelleket és elektromos járműveket találjon ki. 4.VETÉLKEDŐ Indítson el egy vetélkedőt arról, hogy kinek a szélerőműve tölti fel azonos szélviszonyok mellett az akkumulátort olyannyira, hogy járműve a leghosszabb ideig menjen vele. Olvassa el ezt az útmutatót, tartsa be biztonsági előírásait, és mindig tartsa kéznél. Az alkatrészek használatának jobb megértése érdekében ajánlatos a modelleket a megadott sorrendben összeszerelni. 2. Ez a kísérletező építőszekrény 8 évnél idősebb gyerekek számára való. Segít a gyerekeknek abban, hogy a szélenergiát és az elektromosságot építőszekrény alakjában fedezzék fel. 3. Beszélje meg gyermekével a biztonsági tudnivalókat és a lehetséges veszélyeket, mielőtt elkezdenék összeszerelni a modelleket. 4. Ne dugja be az összekötő-vezetékeket vagy egyéb alkatrészeket hálózati dugaszaljba. Ez életveszély jelent! Csak az ebben a készletben lévő vagy ajánlott alkatrészeket szabad használni.
5. • • •
TISZTÍTÁS: A modellek tisztítása előtt vegye ki belőlük az elemeket. Csak egy megnedvesített ruhát használjon erre a célra. Ne használjon szappant vagy mosogatószert.
BIZTONSÁGI TUDNIVALÓK FIGYELEMI 3 év alatti gyermekek számára nem alkalmas! Megfulladás veszélye, mivel az apróalkatrészeket lenyelhetik vagy beszippanthatják. Megfojthatják magukat, ha kábelt tekernek a nyakuk köré. VIGYÁZAT! Kizárólag8 év feletti gyerekek számára alkalmas. eA felnőttek vagy más felelős személyek által betartandó utasítások mellékelve vannak. Őrizze meg a csomagolást és az útmutatót, mert fontos információkat tartalmaznak. A készülékek működtetésére 1 db 1,5 V-os elemre (LR6/AA) van szükség, amelyet a korlátozott raktározhatósága miatt nem tartalmaz a készlet. Némelyik kísérlethez egy 1,2 V-os, max. 1200 milliamperórás (AA-méretű) akkumulátorra van szükség. Kerülje el az elem vagy az akkumulátor rövidre zárását, mivel felrobbanhat. Ne használjon együtt eltérő teleptípusokat (akkumulátort és elemet), vagy új és használt telepeket. Az elemet, ill. akkumulátort helyes polaritással, enyhe nyomást gyakorolva rá, rakja be az elemtartóba. A nem tölthető elemeket nem szabad tölteni. Ettől felrobbanhatnak. A feltölthető akkukat csak felnőttek felügyelete mellett szabad feltölteni. A kimerült elemeket ki kell venni a készülékből. A kimerült elemeket/hibás akkumulátorokat a környezetvédelmi szabályoknak megfelelően kell eltávolítani. Tudnivalók a környezetvédelemről Az elhasználódott termék elektromos és elektronikai alkatrészeit nem szabad a normál háztartási hulladékkal együtt eltávolítani, hanem az elektromos és elektronikus hulladékok kommunális gyűjtőhelyén kell leadni. A készüléken, a használati útmutatóban, ill. a csomagoláson látható szimbólum is erre utal. Az értékes alapanyagok jelölésüknek megfelelően újrahasznosíthatók. Az elhasználódott készülékben található anyagok újrahasznosításával, vagy más területen való használatával tevékenyen hozzájárul környezetünk védelméhez is. A helyi hatóságnál tájékozódjon a hulladékgyűjtő helyekről.
A SZÉL ÉS A SZÉLERŐMŰ TÖRTÉNETE Hogyan keletkezik a szél? Melyek a szél tulajdonságai? Hogyan használjuk ki a szél erejét? A Föld felszínét atmoszféra veszi körül. A felszínre szakadatlanul, de egyenlőtlenül beeső napsugarak különböző mértékben melegítik fel a Föld egyes régióit.Ez különböző nagyságú légnyomást kelt, mivel a hőmérséklet a légnyomás nagyságának fontos tényezője. A magas hőmérséklet következtében a meleg levegő felemelkedik, és lecsökken a nyomása. Másrészt az alacsony hőmérséklet következtében a hideg levegő lesüllyed, és a nyomása megnövekszik, ami légnyomás-különbségeket eredményez. A Föld forgása és az egyenlőtlen napbesugárzás miatti légmozgások szelet hoznak létre. A szelet mint energiaforrást az emberek már napbesugárzása civilizáció korai szakaszában felhasználták. SZÉLENERGIA
Az építőszekrényben lévő alkatrészek:
Mintegy 1000 évvel ezelőtt a kínaiak és a perzsák szélkerekeket fejlesztettek ki öntözésre, vízszivattyúként és gabona- malomként. Később az európai népek is elkezdték felhasználni a szél erejét. A hollandok például sokféle alkalmazásra fejlesztették tovább a vízimalmokat
A krétai emberek vászonvitorlájú szélmalmokkal szivattyúztak vizet a talajból. A középkori Európában a szélmalmok fontos energiaforrássá váltak, és számos kutatást hajtottak végre velük. 1890-ben dán meteorológusok fejlesztették ki az első szélerőművet, és ezzel új fejezetet nyitottak a szélenergia-hasznosítás technológiájának a fejlesztésében. A szélerőművi technológia egyre érettebbé vált, és folyamatosan javult a szélerő-generátorok hatásfoka. A 20. században azután a szélerő hasznosítása óriási ugrást tett. Az 1900-as évek elején a szélerőt még kizárólag a mezőgazdaságban alkalmazták, csupán a 70-es évek energiaválsága óta élvez szerte a világon fokozott figyelmet a szél általi áramtermelés, és azóta módszeresen fejlesztik tovább a szélerőműveket. Azóta egyre nagyobb részt foglalnak el világunkban a szélenergiával kapcsolatos mérlegelések, kutatások és továbbfejlesztések. Az 1990-es évek óta a szélgenerátorok lassanként kereskedelmi forgalomba kerültek. Mivel az alternatív energiák egyre nagyobb jelentőségre tettek szert, új korszakba lépett a szél által történő energiatermelés fejlesztése.
A szélsebességet a Beaufort-szélerősségből a következő képlettel számítjuk ki: · ' (3/2)) (B = V = 0,836 . (B (3/2)) Beaufort-szélerősség: V = szélsebesség (mis)) A 3-7 közötti Beaufort-szélerősség a gyenge szellőtől aa mérsékelt szélen, a friss szélen és az erős szélen át a heves szélig terjedően van beosztva (a szélsebesség itt 12 - 61 km/ó értékű). Ezeknél a szélerősségnél lehet alkalmazni a szélerőműveket.
1. ábra Szélerőművek SZÉLERŐSSÉGSKÁLA A szélerősséget akörnyezeti viszonyok megfigyelése útján lehet mérni, és egy szélerősségskála segítségével lehet mérőszámmal megjelölni. Nemzetközileg erre a célra a leggyakrabban a Beaufort-skálát alkalmazzák, amelyet 1806-ban az ír Sir Francis Beaufort vezetett be. Eredetileg a skálát a tengeren alkalmazták, majd kis idővel később szárazföldön is. Számos változtatás révén a skálát sok éven át finomították, és végül is tökéletesítették.
A
Beaufort-skála
A SZÁRNYLAPÁTOK ALAKJA ÉS SZÁMA A korábbi idők szélmalmai a legkülönfélébb szárnylapáttal készültek, mind a lapátok száma, mind az alakja tekintetében. Azonban egyikük sem volt túlzottan hatékony a szélnek energiává való átalakításában. A modern szélerőmű- és repülőgépszárnyak keresztmetszete kerekített felső oldalt és lapos alsó oldalt mutat. A szárnylapátok felett és alatt áramló légáram estében a felül gyorsabban áramló levegő légritkulást, míg az alul lassabban áramló levegő túlnyomást idéz elő (Bernoulli-elv). A magasabb nyomású oldal a kisebb nyomású oldal felé gyakorol nyomást,hogy csökkentse a szárnylapátra ható frontális nyomást. A csepp alakú keresztmetszet gondoskodik arról, hogy a szárnylapátot mindkét oldalánál megkerülő légáramlás kevés örvényt vagy turbulenciát okozzon, ami által hatékonyabb lesz az energiaátalakítás. Az ebben a készletben található szárnykerék lapátjainak az áramlástechnikai alapelveket figyelembe vevő konstrukciója van.
A legtöbb mai kereskedelmi szélerőműnek három szárnylapátja van. Kísérletekkel megállapították ugyanis, hogy a szélerőművek a leghatékonyabban három szárnylapáttal termelnek energiát. Ennél több szárnylapáttal egyrészt csak csekély mértékben nő meg a hatásfok, másrészt azonban építési problémák jelentkeznek. A nagyon hosszú szárnylapátok óriási forgatónyomatékot is keltenek, ami miatt hosszúkás alakjuk lesz. Ez a szélenergia-építőszekrény számos kísérletet tartalmaz az alternatív energiák területéről. Bár hatásfokuk nem éri el a kereskedelmi szélturbinákét, mégis a gyakorlati tapasztalatok révén értékes tudományos
(szélenergia formájában) alakul át elektromos energiává. A háztartási használathoz egyenárammá kell átalakítani.
Egyenáramú generátor
ismeretekre tehet szert az ember. 7. ábra A modern szélerőművek nagyon nagyok. Ez az ábra méret-összehasonlításra szolgál egy emberrel.
10. ábra Az egyenáramú- és a váltóáramú generátor között a legnagyobb különbség a kommutátor, másképp áramfordító. John A. Fleming szerint: Ha a mutatóujjunk a mágneses tér irányába mutat, a hüvelykujjunk a vezető mozgásirányába, míg a középső ujjunk az áram folyási irányába mutat. Ez az irányelv a generátor működési elvének az alapja.
A szélerő tiszta és előnyös energiaforrás. Mivel a szélerőművek kedvező helyeken megfelelő hatásfokkal működtethetők, az emberek szerte a világban egyre több szélerőművet kezdtek el építeni, és közhasználatba vinni. Amikor a szél megforgatja a szárnykereket, forgatónyomatékot hoz létre. Egy fogaskerekes hajtóművön keresztül meghajtja a generátort, amely elektromos áramot termel. Ebben a folyamatban mechanikai energia
MEGFORDÍTHATÓ GENERÁTOR ÖSSZEKÖTŐKÁBELLEL
Az elektromos energiát transzformátorok segítségével használható feszültségűre kell átalakítani, és a közüzemi elektromos hálózaton keresztül el kell juttatni a fogyasztókhoz. A valódi szélgenerátorok váltóáramú generátorként működnek. Ahhoz, hogy az elektromos energiáját akkumulátorban lehessen tárolni, ugyanakkor váltanak a kommutátor érintkezői is. Következésképp nem változik az érintkezők pozitív és az áram folyási iránya A teljes szerkezetet kommutációnak, a forgatható félkör alakú vezetőket csúszógyűrűknek, míg a rögzített érintkezőket keféknek hívjuk. EGY MOTOR HASZNÁLATA GENERÁTORKÉNT Egy motornak és egy generátornak alapjában véve azonos a felépítése. Ha a motoron áramot folyatunk át, mozgásba kezd, ha pedig a motort mechanikailag mozgásba hozzuk, elektromos áramot termel. Ennek megfelelően az építőszekrényben lévő generátort is mindkét célra használhatod: generátorként elektromos áram keltésére a szélturbinával, illetve motorként az akkumulátoros meghajtású elektromos járműveid mozgatására.
Ebben az építőszekrényben a 13. ábrán látható speciális generátor nyer alkalmazást. A jobboldalon lévő tengely felveszi a turbina forgómozgását. A szélerőt ezután az A, B és C fogaskerék viszi át a generátorra, ami által az alábbi hajtómű-áttételek adódnak: HAJTÓMŰVÜNK ÁTTÉTELE = 30/8 x 28/8 x 20/8 = 32,8125 Ha a tengelynek a turbinától származó fordulatszáma 1 ford/perc, akkor a generátor tengelyének a fordulatszáma 32,8 ford/perc lesz.Ha a tengelynek a turbinától származó fordulatszáma 100 ford/perc, és ebből eredően a generátor tengelyének a fordulatszáma 3200/perc feletti lesz, a generátor 3 V egyenfeszültséget képes előállítani. Minél gyorsabban forog a szárnykerék, annál nagyobb lesz az előállított feszültség. A zöld akkumulátortöltő készülékben egy dióda van.
Hogyan szereld össze, illetve bontsd szét a csövet és a csőcsatlakozót? Megjegyzés: Tartsd meg úgy a csőtartót vagy a csövet, hogy az alkatrészek összeszerelésekor ne csíphesd be a kezed.
Az akkumulátortöltő készülékben lévő dióda az áramot csak az az egyik irányban engedi át. A dióda áramköri jelölése mutatja az áram számára lezárt irányt. Általában véve az áramkörben csak akkor folyhat áram, ha az áteresztő irányban legalább 0,7 V feszültség van. Ha az áram az ellenkező irányban folyik (amennyiben a csatlakozókábel pozitív és negatív pólusát felcseréljük), lezár, ahogy az az áramköri jelöléséről is látható. Ha a töltőkészüléket ideális környezeti körülmények között használod, a szélerőmű a generátor pozitív pólusától a töltőkészülékbe berakott akkumulátor pozitív pólusa felé folyó áramot állít elő, és lassan feltölti azt. Ha a szélsebesség túl kicsi, az energiatermelés is lecsökken. Az ellenkező irányban azonban nem lép fel áramveszteség, mivel megakadályozza a töltőkészülékben lévő dióda. Ha állandó szél mellett használod a töltőkészüléket, a szélturbina mintegy két-három óra alatt teljesen fel tud tölteni egy 1200 mAó kapacitású 1,2 V-os akkumulátort. Tanácsok és trükkök a modellépítéshez
Told össze a csövet és a csőtartót, majd addig forgasd el őket, amíg jól hallható kattanást nem hallasz. Ekkor szilárdan össze vannak kötve egymással. Szorítsd össze a fogót azokon a lyukakon, amelyekből kiállnak a biztosítócsapok, és nyomd össze őket, hogy a csövet le tudd oldani a csőtartóról.
1. Használja a csapkiemelő szerszám "A" végét egy csap kiemelésére (16. ábra). 2. Használja a csapkiemelő szerszám "B" végét egy tengelyvégdugó kiemelésére (17. ábra). 3. Használja a csapkiemelő szerszám "B" végét egy szegecs kiemelésére (18. ábra). 4. Ha egy fogaskereket vagy abroncsot szerelsz fel egy tengelyre egy alvázkeret mellé, hagyj legalább 1 mm távolságot a fogaskerék vagy az abroncs, ill. a keret között a működés közben létrejövő súrlódás csökkentésére a modell jó működése érdekében (lásd 19. ábra).
Így lehet kivenni az elemet Használja a tipli emelő B oldalát ahhoz, hogy kivegye az elemet az elemtartóból
A hajtómű beállítása A hajtómű beállítása Hajtóműház
Hajtóműház
1:3 hajtómű áttétel
1:3 hajtómű áttétel
25. ábra
26.ábra
25.. ábra A piros fogaskeréknek 20 foga van, a kéknek 40, míg a sárgának 60. 26. ábra. Ha csak a felső sárga fogaskerék (60 tag) kapcsolódik az alsó piros fogaskerékbe (20 fog), az áttétel 1:3 lesz
23.- ábra (A turbinák szerelési utasítását hátrább találod meg.)
24. ábra
23. ábra A hajtómű áttételének 3:1-re történő beállításához tartsd a házat és a sárga fogaskereket a 23. ábrának megfelelően, és addig told visszafelé, amíg bele nem kapcsolódik a felső piros fogaskerékbe, miközben a többi fogaskerék üresben jár. 24. ábra A hajtómű áttételének 1:3-ra történő beállításához tartsd a házat és a piros fogaskereket a 24. ábrának megfelelően, és addig told visszafelé, amíg bele nem kapcsolódik a felső sárga fogaskerékbe, miközben a többi fogaskerék üresben jár.
27. ábra
28.ábra
27. ábra Ha most úgy tolod el a fogaskereket, hogy csak a két kék fogaskerék (40-40 foggal) kapcsolódjon össze, az áttétel 1 : 1 lesz. 28. ábra Ha csak a felső piros fogaskerék (20 fog) kapcsolódik az alsó sárga fogaskerékbe (60 fog), a hajtóműáttétel 3 : 1 lesz.
A VENTILÁTOR ÉS A SZÁRNYKERÉK FELÁLLÍTÁSA BELTÉRI KÍSÉRLETEKHEZ Ahhoz, hogy a szélerőművel beltéren végezhess kísérleteket, a ventilátort az alábbi módon állítsd fel: 45 cm-es ipari ventilátor
szélerőmű hosszú szárnylapátokkal
40 cm-es háztartási ventilátor
szélerőmű hosszú szárnylapátokkal
45 cm-es ipari ventilátor
1. KÍSÉRLET: A hajtómű-áttétel beállítása A szabadban • Erősítsd a szárnykereket két kábelkötöző segítségével egy farúdhoz vagy fémcsőhöz. Ellenőrizd, hogy minden szilárdan van-e rögzítve (33. és 34. ábra).
szélerőmű rövid szárnylapátokkal
30 cm-es háztartási ventilátor
34-35. Bent a házban • Tartsd meg jó erősen a hajtóműházat, amíg az alaplapot csomagoló-ragasztószalaggal a padlóhoz rögzíted (36 ábra). • A biztonság kedvéért rakj még két vasdarabot vagy követ (egyenként kb. 1,5 kg legyen a súlyuk) az alaplapra (37. ábra).
szélerőmű rövid szárnylapátokkal
36-37.
38-39.
A 2. - 4. KÍSÉRLETHEZ ÁLLÍTSD BE A HAJTÓMŰ ÁTTÉTELÉT 1 : 1-RE 2. kísérlet: Használd a rövid lapátú szárnykereket (41. ábra) a különböző áramtermelési módok (lásd a LED fényessége) vizsgálatára különböző szélviszonyok (különböző ventilátorfokozatok) között. Találsz összefüggéseket a szélsebesség és az áramtermelés (a LED fényessége) között? 3. kísérlet: Használd a rövid lapátú szárnykereket (41. ábra) a különböző áramtermelési módok (lásd a LED fényessége) vizsgálatára azonos szélsebesség mellett. Változtasd a szárnylapátok állásszögét. Keresd meg a szárnylapátok leghatékonyabb állásszögét, amikor a LED a legfényesebben világít. 4. kísérlet: Használd a rövid lapátú szárnykereket (41. ábra) a különböző áramtermelési módok (LEDfényesség) vizsgálatára azonos szélsebesség mellett. Változtasd a szárnylapátok számát (6 lapát, 4 lapát, 3 lapát, 2 lapát). Figyeljél arra, hogy a lapátok szimmetrikusan és azonos távolságra helyezkedjenek el. Keresd meg a szárnylapátok leghatékonyabb számát, amikor a LED a legfényesebben világít. 5. kísérlet: Használd a hosszú lapátú szárnykereket (43. ábra), és ismételd meg az 1. - 3. kísérletet. Keresd meg ennek a szélerőműnek is leghatékonyabb körülményeit.
• Ha a szárnykereket demonstrációs célból kézzel akarod megforgatni, tartsd meg jó erősen a csövet a másik kezeddel. (38-39. ábra) 1. KÍSÉRLET: A hajtómű-áttétel beállítása Használd a rövid lapátú szárnykereket (41. ábra) a különböző áramtermelési módok (lásd a LED fényessége) vizsgálatára azonos szélviszonyok között. Határozd meg a szárnylapátok legjobb szögbeállítását, és változtasd a hajtómű áttételét a fogaskerekek egymáshoz képest történő eltolása által. • A 40. ábra mutatja a fogaskerekek helyzetét 1:3 áttétel esetén. Egyedül a felső sárga fogaskerék (60 fog) kapcsolódik össze az alsó piros fogaskerékkel (20 fog).
Töltsd fel az akkumulátort a zöld akkutöltővel. Tápláld a szélkereket egy feltöltött akkumulátorral vagy 1 AA elemmel a kék akkutartóban. EGY MINI-SZÉLERŐMŰ Miután összeszerelted a szélerőművet, súlyokkal kell biztosítanod az alaplapját. Hogyan töltheted fel az akkumulátort a szélerőmű segítségével? 1. Távolítsd el a LED-et, és kösd össze a kábelcsatlakozókat az akkumulátortöltő készülékkel. Figyelem: A kék akkumulátortartó alakja hasonlít a zöld akkumulátortöltő készülékre. Ez azonban nem tölt semmiféle akkumulátort, hanem a kísérletekhez szükséges áramot szállítja. 2. Állítsd be a lapátok leghatékonyabb állásszögét az előző kísérletek szerint. 3. Rakd be az akkumulátort (R6/AA; 1,2 V; 600 mAó). Ne használj túl nagy töltési értékű akkumulátort, mivel különben hamis eredményeket kapsz.
7. Érdekes módon egy gyorsan járó szélerőmű lelassul, ha akkumulátorokat raksz be. Teljesen normális jelenségről van szó ilyenkor, mivel a kimerült akkumulátornak rendkívül nagy a kapacitása. Ez a hatás ugyanúgy elhanyagolható, mint amikor egy pohár vizet öntünk a tengerbe. A feszültség lassan megnő, a szélkerék gyorsabban forog. 8. Mintegy 15 km/h-ás normális szélsebességnél egy 1300 mAh akkumulátort 1-1,5 óra alatt fel lehet tölteni, míg egy 2400 mAh-ás akkumulátort 2-2,5 óra alatt.
Töltsd fel az akkumulátort a zöld akkutöltővel. Tápláld a szélkereket egy feltöltött akkumulátorral vagy 1 AA elemmel a kék akkutartóban. Figyelem: Ne rakj be normál, nem tölthető, AA-méretű elemeket a zöld akkumulátortöltő készülékbe. Fennáll a robbanásveszély. 4. Használd a szabadban a természetes szélt, vagy a házban a ventilátort a turbina meghajtására, és ezáltal az akkumulátor feltöltésére. 5.Ha a szélerőművet ventilátorként akarod használni a házban, akkor használhatod áramforrásként a kék akkumulátortartót is egy bele tett feltöltött akkumulátorral. 6. Ha a tölthető akkumulátor nincs teljesen feltöltve, akkor berakhatsz egy normál AA-méretű elemet is a kék akkumulátortartóba annak a járműmodellnek a meghajtására, amelyet később ennek az útmutatónak a segítségével szerelsz össze.
9. Mindenesetre hosszabb töltési idővel kell számolnod, mivel természetes szél sebessége állandóan változik. Ezek a feszültségek a töltési kapacitást növelő feszültségimpulzusokat képeznek. A diódának köszönhetően fenyeget a túltöltés veszélye hosszabb felügyelet nélküli esetén sem. A 15 km/h szélsebességnél a szélturbina feszültsége mintegy 4,5 V. Túl nagy szél esetén a szélerőmű lapátja kioldódik, és a fordulatszám a centrifugális erő következtében lecsökken.
a különböző nem töltés egyik
TOVÁBB VIVŐ AJÁNLÁSOK Ajánlások a szülőknek és az oktatóknak 1. Az összes kísérlet tapasztalati tudományos kiértékeléseken alapszik. Három változót használunk: az egyes kísérletek rögzített feltételeit ellenőrzött változóknak hívjuk. A függő változók a különböző kísérleti eredmények forrásai, míg a független változók azok a tényezők, amelyekről azt gondoljuk, hogy hatásuk van a függő változókra. 2. Különböző vizsgálati körülmények között akkor kapjuk a legjobb eredményeket, ha a kísérleteket különböző értékű független változókkal megismételjük. A cél az optimális szárnykerék-kivitel, amelyhez több kísérleten keresztül juthatunk el. Ezek a műveletek messzemenően fejlesztik a gyerekek problémamegoldó képességét. 3. Ha a szélsebesség és az energiatermelés (a LED fényessége) közötti összefüggést ítéljük meg, nehéz az eredményt számokban kifejezni, és csupán a LED fényességével megadni.Az eredmények pontosabb kifejezéséhez szükség van egy multiméterre, amellyel mérhetők a feszültségváltozások. 4. Ez a kísérletező készlet kíválóan alkalmas arra, hogy a gyerekek megtanulják és felfedezzék a szabadban a természetes szél erejét. Hogyan hat a lapátok állásszöge az energiatermelésre? Ehhez a kiértékeléshez a lapátok optimális állásszögét egy mérőműszer, pl. egy multiméter segítségével határozzuk meg. A 3. kisérletben a LED fényességét az energiatermelés nagyságával értékeljük ki. Ha a termelt feszültség kisebb 1,7 V-nál, nem világít a LED. A nagyobb feszültség erősebb fényt kelt. Minél nagyobb a turbina fordulatszáma, annál nagyobb a keltett feszültség. Következésképp az állandó szélsebesség az ellenőrzött változó, a lapátok állásszöge a független változó, míg a leadott feszültség a függő változó. Túl nagy szél esetén a szélerőmű egyik lapátja kioldódik, és a fordulatszám a centrifugális erő következtében lecsökken. Mérőműszerek (nem szállítjuk vele)
• • • • •
szélsebességmérő digitális multiméter fordulatszámmérő szögmérő két árammérő
50. ábra
Egy szögmérő segítségével állítsd be a lapátok állásszögét. Vagy rajzold le előbb egy papírlapra, és vágd ki.
Töltési kísérletek eredménydiagramja Végezd el egy teljesen kisütött R6/AA-méretű 1,2 V-os, 1300 mAó-ás, ill. egy 2400 mAó-ás akkumulátor töltéstesztjét. Ehhez a kísérlethez a legerősebb ipari ventilátorra, és hat, 20 fokban elfordított rövid lapáttal bíró szélturbinára van szükséged. 51. ábra Mivel a LED fényessége nem fejezhető ki számokkal, multimétert kell alkalmaznod a feszültség és a lapátszög közötti összefüggés meghatározására. Előbb távolítsd el a LED-et.
Kísérleti eredmények egy 45 cm-es ventilátorra
Kísérleti eredmények egy 50 cm-es ventilátorra
