VĚTRNÁ
ELEKTRÁRNA - VRTULOVÝ VOZÍK Zhotovíme si vozík, který můžeme používat dvojím způsobem -
buď jako funkční model malé větrné elektrárny, nebo při demonstrování funkce letecké vrtule.
Základní potřeby: (pro jednu stanici)
- hliníkový plech
- 2 osy s kolečky
- malý elektromotorek
- plastová vrtulka
- voltmetr
- plochá baterie
Konstrukce vozíku: Z hliníkového plechu vystřihneme
obdélník asi 15 x 10 cm. vyvrtáme otvory pro osy a pro upevňovací třmeny elektromotorku. Ve svěráku ohneme obě bočnice, plechovým třmínkem upevníme malý
stejnosměrný elektromotorek (vymontovaný z poškozeného autíčka nebo zakoupený v modelářské prodejně) a do otvorů v bočnicích zasuneme kovové osy s nasazenými
kolečky. I zde můžeme použít součástky z rozbitých hraček. Pro zmenšení tření můžeme na osy nasunout mezi kolečka a bočnice korálky. Na osu elektromotorku nasuneme
vrtulku určenou pro modely letadel a její listy případně zkrátíme podle výšky vozíku. a) Vrtulový vozík
Na horní
plochu vozíku za motorek přilepíme samolepící páskou plochou baterii a připojíme k ní motorek. Roztočená modelářská vrtule má dostatečný tah, který uvede vozík do
pohybu. Podle směru otáčení motoru bude fungovat vrtule buď jako tažná (vozík jede s vrtulí vpředu), nebo jako tlačná, kdy vrtule tlačí vozík před sebou. Směr
otáčení motorku - a tím i vrtule - změníme přehozením přívodních vodičů od baterie. |  |
b) Větrná elektrárna
Vozík bez baterie postavíme na stůl a zajistíme proti pohybu. Vývody od motorku připojíme k dostatečně citlivému
voltmetru a na vrtuli zamíříme proud vzduchu (chladného!) z vysoušeče vlasů - fénu. Vrtule se roztočí a motorek začne fungovat jako generátor stejnosměrného
proudu. Připojeným voltmetrem zkoumáme vztah mezi rychlostí otáčení vrtule a velikostí vzniklého napětí. Naše elektrárnička je velmi malá a proto i naměřené
napětí stěží přesáhne několik desetin voltu. O něco většího výkonu dosáhneme ofukováním vrtule usměrněným proudem vzduchu z vysavače, ale ani to asi nebude
stačit třeba k rozsvícení malé žárovky. Svítivá dioda LED se určitě nerozsvítí, protože funguje až od napětí přes 1,6 voltu.
Trochu fyziky a techniky: Až do vynálezu
proudového motoru byla vrtule základním prvkem pohonné soustavy letadel. Pro jednoduchost si můžeme představit, že vrtule se vzhledem k profilu svých listů
"zavrtává" do vzduchu a tím za sebou táhne náš vozík, nebo celé letadlo. Vzduch však má malou hustotu a proto se vrtule musí otáčet velkou rychlostí, aby se
dosáhlo dostatečné tahové síly. Pro pohon lodí se používá lodní šroub (vynález Josefa Ressela z roku 1827), který pracuje na podobném principu: šroub se
"zavrtává" do vody a uvádí do pohybu celou loď. Malé stejnosměrné elektromotorky (např. v hračkách) mají otáčivý
rotor s cívkou a nehybný stator, tvořený trvalým magnetem. Proto mohou pracovat ve dvou opačných funkcích :
- jako elektromotor, který přeměňuje elektrickou energii ze zdroje na mechanickou energii, využívanou k
pohonu
- jako generátor, přeměňující mechanickou energii na elektrickou. Otáčení generátoru zajišťuje
např. vodní kolo, turbína (vodní nebo parní) nebo vrtule - jak je tomu u našeho vozíku. Také na jízdním kole máme malý generátor, který je poháněn
přitlačením na pneumatiku a dodává elektrickou energii žárovce reflektoru.
Větrná elektrárna přeměňuje energii proudícího větru na elektrickou energii. Tato přeměna však má poměrně malou účinnost a proto se musí stavět
elektrárny s vrtulemi o velkém průměru, často se na jednom místě staví několik větrných elektráren, které tvoří tzv. větrnou farmu. |