企鵝公路六人行

展演模組名稱(實驗名稱):淚光閃閃---自製簡易風力發電機 、Wimshurst machine 、Hologram fan

團隊成員:徐方浩、廖峻浩、陳昱廷、陳名盛、黃責強、陳彥勳

班級:光電系 一

普通物理授課老師:李佳榮

儀器說明

淚光閃閃 ---自製簡易風力發電機:

玩具風車扇葉;木棍條;強力磁鐵2個;漆包線;塑膠藥罐;LED一個至數個;砂紙;黏著劑;膠帶;美工刀。

展演流程

將電風扇對發電機葉片直吹,葉片連帶強力磁鐵一起轉動,即可觀察到閃爍的LED,當葉片停止轉動,LED停止發光。LED可以多個並聯或串聯,重複操作實驗並觀察之。

原理說明

發電機的運作原理主要透過兩種結構組合而成,即定子(stator)和轉子(rotor)。定子指的是結構中不動的裝置總稱;轉子則是裝置中轉動的結構(通常是旋轉磁場)。由法拉第電磁感應定律可知,通過線圈面的磁通量發生變化時,線圈內便會感應一電動勢,如有迴路則產生應電流。此發電機產生的電是交流電,所以我們才會觀察到閃爍的白光LED,如欲看見穩定的光源,可透過連接一整流器來達成。

生活應用

發電機是現代文明發展不可或缺的生電裝置,是生活用電供應的源頭。而發電機產生的交流電更是使生活便捷的偉大發現。風力發電機在眾多大型發電機中屬於產生極少汙染的裝置,在帶給人們便利的生活同時,也把對環境污染的傷害降至甚低。

參考資料

物理雙月刊 34卷2期 P.124~P.127

高中選修物理下冊 電磁感應章節

https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%A4%E6%B5%81%E9%9B%BB

儀器說明

Wimshurst machine

展演流程

(1) 手握住握把並且順時鐘轉動之(不宜過快)

(2) 慢慢拉開兩金屬球間的距離

(3) 觀察兩金屬球間的現象

原理說明

當轉動兩輪盤時,一個為順時鐘轉,一個為逆時鐘轉,而電刷會與金屬板摩擦產生較多的正電荷,則另一塊板子因感應電荷的關係產生負電荷,之後正電荷與負電荷會分別儲存於萊頓瓶中,當電場夠大時,則在兩金屬球間會產生出如閃電般的電弧(介電崩潰)。

生活應用

平常在家打掃時所使用的除塵器,有一部分的種類應用原理來自於靜電效應,利用灰塵帶有電荷的性質來聚集粉塵,藉此達到清潔的效果。

儀器說明

Hologram fan

展演流程

(1) 將3D風扇動畫投影機放置好

(2) 將電源接上

(3) 觀察風扇上面的3D影像

原理說明

當人在看快速移動的物體時,光訊號傳達到大腦後的畫面會殘留大約0.1~0.4秒,此現象被稱之為餘暉效應或是視覺暫留。所以當我們看向Hologram fan的時候,上面LED發光成像,透過視覺暫留,讓人看起來感覺是3D的,並設計上面LED的發光時間差及LED的RGB發光比例,產生各種圖像。

生活應用

吸睛廣告;店面招牌;及產生各種視覺上的娛樂效果。