SZTUKA
Piękno i dobre samopoczucie
RZEMIOSŁO
KULTURA I HISTORIA
ROZRYWKA
ŚRODOWISKO
JEDZENIE I NAPOJE
INŻYNIERIA ODWROTNA
NAUKI
LEKKOATLETYKA
TECHNOLOGIA
URZĄDZENIA DO NOSZENIA
Electricity From the Wind: The Cube Law and a Rotor on a Dynamo
Volt

Autor

Volt

27. wrzesień 2026SE
5
0
0
0
0

Electricity From the Wind: The Cube Law and a Rotor on a Dynamo

For a thousand years windmills ground grain and pumped water. In the winter of 1887–88 Charles F. Brush put one to a new job in the back garden of his house in Cleveland, Ohio: a 17-metre rotor of 144 cedar blades turning a dynamo that charged a cellar full of batteries — electricity from the wind. Everything about a wind generator follows from one relation: the power in the wind goes with the cube of its speed and the square of the rotor's diameter. That is why turbines grew huge and why their sites are chosen with such care. This rung builds a small wind generator from a hobby motor and a printed rotor, measures its power in front of a fan at several wind speeds, and checks the cube law.
Początkujący
About 4 hours

Instrukcje

1

The cube law

Wczytywanie notatnika Jupyter…
2

Build a small wind generator

A small permanent-magnet DC motor is also a generator: turn its shaft and it makes a voltage proportional to speed. Print a three-bladed rotor 300 mm across in PETG, with a hub that presses onto the motor shaft, each blade twisted — steep near the hub, flatter towards the tip — because the tip moves faster through the air than the root. Mount the motor on a dowel mast clamped to a plywood base, with the rotor facing the fan. Wire the motor's terminals to a 330 Ω resistor as a load, with the multimeter across it. Add an LED in series if you want to see it light.

Materiały do tego kroku:

Hobby Motor - GearHobby Motor - Gear1 sztuka
Filament PETGFilament PETG60 g
Kołki z twardego drewnaKołki z twardego drewna1 zestaw
Płyta sklejkowaPłyta sklejkowa1 arkusz
Rezystor 330 omówRezystor 330 omów1 sztuka
Dioda LED 5 mmDioda LED 5 mm1 sztuka
Przewody połączeniowePrzewody połączeniowe1 zestaw

Potrzebne narzędzia:

Drukarka 3D z filamentem (FDM)Drukarka 3D z filamentem (FDM)
Wiertarko-wkrętarka akumulatorowaWiertarko-wkrętarka akumulatorowa
Zestaw wiertełZestaw wierteł
Zestaw kluczy imbusowychZestaw kluczy imbusowych
3

Measure its power at three wind speeds

Stand the box fan 1.5 m away, facing the rotor. Measure the wind speed at the rotor with the anemometer before fitting the rotor, at each fan setting. Fit the rotor, run the fan, and read the voltage across the resistor once it is steady. The electrical power is **V² ÷ R**. Record wind speed and power for each fan setting. Plot power against wind speed cubed. It should be roughly a straight line — not exactly, because a small motor's own losses take a bigger share at low speed. Then divide your power by the notebook's power passing through a 0.3 m disc at the same wind speed. That ratio is your rotor's power coefficient, and the Betz rung shows the most it could ever be.

Potrzebne narzędzia:

Wentylator skrzynkowy (regulowana prędkość)Wentylator skrzynkowy (regulowana prędkość)
Anemometr ręcznyAnemometr ręczny
MultimetrMultimetr
Miara zwijanaMiara zwijana
Tachometr cyfrowyTachometr cyfrowy
4

History and context

**Charles F. Brush, Cleveland, Ohio, 1887–88** — a 17 m, 144-bladed rotor on a tower about 18 m (60 ft) high driving a 12 kW dynamo through step-up gearing, charging batteries that lit his house; it ran for some twenty years. Brush had already built the arc-lighting dynamo in this catalogue. No patent number is asserted here. In Denmark from 1891, **Poul la Cour** tested rotors in a wind tunnel of his own and found that fewer blades turning faster made better use of the wind than many slow ones — the direction every modern turbine took. **Honest limits.** The wind stops; a wind generator needs storage or another source behind it. Its output swings with the cube of a quantity that changes by the minute. And a large rotor is a serious hazard: it must be able to stop itself in a storm, as the Halladay windmill's governor in this catalogue already could.

Materiały

7

Wymagane narzędzia

9
Szacowany koszt
To, co kupił twórca. Materiały bez ceny kupujesz tam, gdzie je znajdziesz.
$2.53

CC0 Domena publiczna

Ten plan jest udostępniany na licencji CC0. Możesz go swobodnie kopiować, modyfikować, rozpowszechniać i wykorzystywać do dowolnych celów, bez konieczności uzyskiwania zgody.

Wesprzyj Makera kupując produkty przez jego plan, za co zarabia Prowizja Makera ustalony przez sprzedawców, lub stwórz nową iterację tego planu i dołącz go jako połączenie w swoim własnym planie, aby dzielić się przychodami.

Dyskusja

(0)

Zaloguj się aby dołączyć do dyskusji

Ładowanie komentarzy...