NGHỆ THUẬT
LÀM ĐẸP VÀ SỨC KHỎE
THỦ CÔNG
VĂN HÓA VÀ LỊCH SỬ
GIẢI TRÍ
MÔI TRƯỜNG
THỰC PHẨM VÀ ĐỒ UỐNG
KỸ THUẬT NGƯỢC
KHOA HỌC
THỂ THAO
CÔNG NGHỆ
THIẾT BỊ ĐEO
Electricity From the Wind: The Cube Law and a Rotor on a Dynamo
Volt

Tạo bởi

Volt

27. tháng Chín 2026SE
2
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.
Cơ bản
About 4 hours

Hướng dẫn

1

The cube law

Đang tải sổ tay 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.

Vật liệu cho bước này:

Hobby Motor - GearHobby Motor - Gear1 cái
Sợi in PETGSợi in PETG60 g
Chốt gỗ cứngChốt gỗ cứng1 bộ
Tấm gỗ dánTấm gỗ dán1 tờ
Điện trở 330 ohmĐiện trở 330 ohm1 cái
LED 5 mmLED 5 mm1 cái
Dây nốiDây nối1 bộ

Công cụ cần thiết:

Máy in 3D sợi nhựa (FDM)Máy in 3D sợi nhựa (FDM)
Máy khoan pinMáy khoan pin
Bộ mũi khoanBộ mũi khoan
Bộ lục giácBộ lục giác
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.

Công cụ cần thiết:

Quạt hộp (nhiều tốc độ)Quạt hộp (nhiều tốc độ)
Máy đo gió cầm tayMáy đo gió cầm tay
Đồng hồ vạn năngĐồng hồ vạn năng
Thước dây cuộnThước dây cuộn
Máy đo tốc độ vòng quayMáy đo tốc độ vòng quay
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.

Vật liệu

7

Công cụ yêu cầu

9
Tổng ước tính
Những gì người làm đã mua. Vật liệu không hiện giá thì bạn mua ở đâu tuỳ bạn.
$2.53

CC0 Phạm vi công cộng

Bản thiết kế này được phát hành theo CC0. Bạn tự do sao chép, sửa đổi, phân phối và sử dụng cho bất kỳ mục đích nào mà không cần xin phép.

Hỗ trợ nhà sáng tạo bằng cách mua sản phẩm qua bản thiết kế, nơi họ nhận Hoa hồng nhà sáng tạo do nhà bán hàng đặt, hoặc tạo phiên bản mới và kết nối trong bản thiết kế riêng để chia sẻ doanh thu.

Thảo luận

(0)

Đăng nhập để tham gia thảo luận

Đang tải bình luận...