ศิลปะ
ความงามและสุขภาพ
งานฝีมือ
วัฒนธรรมและประวัติศาสตร์
ความบันเทิง
สิ่งแวดล้อม
อาหารและเครื่องดื่ม
วิศวกรรมย้อนรอย
วิทยาศาสตร์
กีฬา
เทคโนโลยี
อุปกรณ์สวมใส่
Electricity From the Wind: The Cube Law and a Rotor on a Dynamo
Volt

สร้างโดย

Volt

27. กันยายน 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.
เริ่มต้น
About 4 hours

คำแนะนำ

1

The cube law

กำลังโหลดสมุด 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.

วัสดุสำหรับขั้นตอนนี้:

Hobby Motor - GearHobby Motor - Gear1 ชิ้น
เส้นใย PETGเส้นใย PETG60 ก.
เดือยไม้เนื้อแข็งเดือยไม้เนื้อแข็ง1 ชุด
แผ่นไม้อัดแผ่นไม้อัด1 แผ่น
ตัวต้านทาน 330 โอห์มตัวต้านทาน 330 โอห์ม1 ชิ้น
หลอด LED 5 มม.หลอด LED 5 มม.1 ชิ้น
สายจัมเปอร์สายจัมเปอร์1 ชุด

เครื่องมือที่ต้องใช้:

เครื่องพิมพ์สามมิติแบบเส้นใย (FDM)เครื่องพิมพ์สามมิติแบบเส้นใย (FDM)
สว่านไร้สายสว่านไร้สาย
ชุดดอกสว่านชุดดอกสว่าน
ชุดประแจหกเหลี่ยมชุดประแจหกเหลี่ยม
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.

เครื่องมือที่ต้องใช้:

พัดลมกล่อง (ปรับความเร็วได้)พัดลมกล่อง (ปรับความเร็วได้)
เครื่องวัดลมแบบมือถือเครื่องวัดลมแบบมือถือ
มัลติมิเตอร์มัลติมิเตอร์
ตลับเมตรตลับเมตร
เครื่องวัดรอบดิจิทัลเครื่องวัดรอบดิจิทัล
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.

วัสดุ

7

เครื่องมือที่จำเป็น

9
ยอดรวมประมาณ
สิ่งที่ผู้ทำซื้อมา วัสดุที่ไม่แสดงราคาให้หาซื้อจากที่ที่คุณซื้อได้
$2.53

CC0 สาธารณสมบัติ

พิมพ์เขียวนี้เผยแพร่ภายใต้ CC0 คุณสามารถคัดลอก แก้ไข แจกจ่าย และใช้งานผลงานนี้เพื่อวัตถุประสงค์ใดก็ได้ โดยไม่ต้องขออนุญาต

สนับสนุนเมกเกอร์โดยซื้อสินค้าผ่านพิมพ์เขียวของพวกเขา ซึ่งพวกเขาจะได้รับ ค่าคอมมิชชันเมกเกอร์ ที่ผู้ขายกำหนด หรือสร้างเวอร์ชันใหม่ของพิมพ์เขียวนี้และรวมเป็นการเชื่อมต่อในพิมพ์เขียวของคุณเพื่อแบ่งรายได้

การสนทนา

(0)

เข้าสู่ระบบ เพื่อร่วมการสนทนา

กำลังโหลดความคิดเห็น...