简易的风力发电机

黄连飞

风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视，而且其蕴量巨大，比地球上可开发利用的水能总量还要多10倍，因此世界各国都很重视利用风力来发电。风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。本期我们通过制作一个简易的风力发电机模型来探讨一下风力发电机是如何工作的。

这是一个用简单的材料和工具自制的简易风力发电机模型，一段PVC管上用漆包线绕制成线圈，线圈串联一颗LED。转轴由一段自行车辐条制成，用吸管吹动转轴上方的小风车时，产生的电能就可以使LED发光。

从侧面可以看到，模型的转轴上固定了2块高强度磁铁，根据电磁感应定律，风车转动的时候，带动磁铁转动，导致线圈内的磁通量发生周期性变化，产生感应电流，从而使LED发光。

制 作 方 法

准备材料：PVC管、漆包线、高强度磁铁、LED、一小块泡沫塑料、一段自行车辐条、一根细塑料吸管。另外还需要木板、一次性竹筷、橡皮筋等材料来制作底座和支架，一块硬纸板和万能胶来制作小风车。

1. 在木板上钻孔，插入一次性竹筷制成底座和支架。

2. 在PVC管正中钻孔，让转轴能够垂直穿过去。从一端锯开一条狭缝，在后面的制作步骤里能看到，转轴是通过狭缝安装的。然后用剪刀从细吸管上剪下2小段备用。

3. 剪一小块泡沫塑料，穿在转轴上。2块高强度磁铁从两面夹住泡沫塑料，靠磁力的吸引固定在转轴上。

4. 转轴“横着”通过狭缝安装进PVC管正中的小孔，两段细的吸管分别从转轴两头插进小孔，做成“轴套”。

5. 用直径0.2～0.3毫米的漆包线，围绕轴套在PVC管上绕600圈左右，制成发电机的线圈。

6. 把线圈两端漆包线上的绝缘漆用小刀刮掉，露出里面光亮的铜丝，分别缠在LED的两根管脚上，从而把LED跟线圈串联在一起。

7. 用橡皮筋把绕了线圈的PVC管固定在支架上。调节高度和角度，使转轴能够自由转动，线圈内的磁铁不受任何阻碍。从侧面看，能够看出“轴套”的作用来。如果没有“轴套”，转轴就会被线圈卡住而无法自由转动。这时用手指快速转动转轴，LED应该可以闪烁发光。

8. 裁一长条硬纸板，用来做小风车。风车有5扇叶片，所以将纸板折成10段。用万能胶把风车粘在转轴顶端，简易风力发电机就制作完成了！

测 试

用一根长吸管对着风车用力吹，转动良好的话，就能看到LED发光。磁铁转动的时候，线圈内磁通量的大小和方向都在发生变化。根据电磁感应定律可以分析出，产生的是交流电，其波形与家用220伏交流电一样，都是正弦波。而LED具有单向导电性，只能在产生正向电流的时候发光，因此LED是闪烁的。我们可以把2颗LED反方向并联起来，这样在任一时刻，都会有一颗LED是亮的。现在你可以根据相同原理设计一个简单的风力发电机了吗？