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一、创作背景
2008年初,我国南方地区遭遇了罕见的大雪灾,造成大面积停电,给灾区人民的生活和学习带来很多不便——手机无法使用,晚上无法正常学习和工作等,如果能有一种应急电源就好了,它能为台灯供电,能为手机、MP3、MP4等应急充电,可以解决家庭小功率电器的用电问题。为此,笔者所在学校创新小组围绕这个课题,发明了一种停电后能应急供电的电源装置——“停电宝”。
二、创作过程
我们准备了发条、齿轮,在没有找到任何可借鉴的资料情况下,根据物理学中能量转换定律,通过反复的实验摸索,利用双发条驱动,发现了齿轮驱动发电机的转速与力矩大小的合理比例(齿轮变速级数越多,驱动速度就越高,力矩相应的就越小,发电机带负载的能力也就越差;齿轮变速级数越少,力矩就越大,发电机带负载的能力就越好,但是运行时间短)。为了得到高性能的发电机,我们反复调整线圈的匝数和粗细,先后累计制作了8个微型交流发电机,最后利用8块钕铁硼强磁铁做转子,做成了一个性能优良的四极微型交流发电机。
为使“停电宝”能持续较长时间对外供电,我们采用2只2.7V、120F的超级电容器进行试验,通过5次拧紧发条,对2只串联电容充电,充满电后,可较长时间对小功率电器供电,如点亮10只高亮度LED组成的台灯达40分钟,对半导体收音机供电可达1.5小时,基本上可以满足停电时小功率器的用电。
三、主要用途
1 对手机、MP3、MP4等应急充电。
2 驱动LED台灯和LED手电筒。旋紧一次发条,驱动8粒高亮度LED组成的台灯,时间可达17分钟,驱动两粒高亮度LED组成的手电筒,时间可达31分钟;通过数次旋紧发条,对电容器充满电后,可点亮10粒高亮度LED台灯40分钟,也可随充随用。
3 为半导体收音机供电。旋紧一次发条。驱动半导体收音机放音可达22分钟,驱动作品内置的调频收音机。用耳机收听时间在半小时左右;用充满电的储电装置对收音机供电可超过1.5小时。
4 可作为机械能转换成电能的演示教具或学具。该作品的发电机提供的电压是安全电压,如果把这个作品做成学具。由厂家提供低成本的配件,推广到学生亲自动手制作,这样可强化他们对能量转化、发电机原理、齿轮传动、电容器充放电等知识的应用。
四、创新点
1 提供了一种非常环保的电源,能为多种电器应急供电;使用了新材料(钕铁硼强磁铁)和新产品(超级电容器),与其他充电电池相比,具有寿命长、无污染的优越性。
2 该作品的创作是中学物理知识的综合运用,因而也可作为一种新型教具和学具。
2008年初,我国南方地区遭遇了罕见的大雪灾,造成大面积停电,给灾区人民的生活和学习带来很多不便——手机无法使用,晚上无法正常学习和工作等,如果能有一种应急电源就好了,它能为台灯供电,能为手机、MP3、MP4等应急充电,可以解决家庭小功率电器的用电问题。为此,笔者所在学校创新小组围绕这个课题,发明了一种停电后能应急供电的电源装置——“停电宝”。
二、创作过程
我们准备了发条、齿轮,在没有找到任何可借鉴的资料情况下,根据物理学中能量转换定律,通过反复的实验摸索,利用双发条驱动,发现了齿轮驱动发电机的转速与力矩大小的合理比例(齿轮变速级数越多,驱动速度就越高,力矩相应的就越小,发电机带负载的能力也就越差;齿轮变速级数越少,力矩就越大,发电机带负载的能力就越好,但是运行时间短)。为了得到高性能的发电机,我们反复调整线圈的匝数和粗细,先后累计制作了8个微型交流发电机,最后利用8块钕铁硼强磁铁做转子,做成了一个性能优良的四极微型交流发电机。
为使“停电宝”能持续较长时间对外供电,我们采用2只2.7V、120F的超级电容器进行试验,通过5次拧紧发条,对2只串联电容充电,充满电后,可较长时间对小功率电器供电,如点亮10只高亮度LED组成的台灯达40分钟,对半导体收音机供电可达1.5小时,基本上可以满足停电时小功率器的用电。
三、主要用途
1 对手机、MP3、MP4等应急充电。
2 驱动LED台灯和LED手电筒。旋紧一次发条,驱动8粒高亮度LED组成的台灯,时间可达17分钟,驱动两粒高亮度LED组成的手电筒,时间可达31分钟;通过数次旋紧发条,对电容器充满电后,可点亮10粒高亮度LED台灯40分钟,也可随充随用。
3 为半导体收音机供电。旋紧一次发条。驱动半导体收音机放音可达22分钟,驱动作品内置的调频收音机。用耳机收听时间在半小时左右;用充满电的储电装置对收音机供电可超过1.5小时。
4 可作为机械能转换成电能的演示教具或学具。该作品的发电机提供的电压是安全电压,如果把这个作品做成学具。由厂家提供低成本的配件,推广到学生亲自动手制作,这样可强化他们对能量转化、发电机原理、齿轮传动、电容器充放电等知识的应用。
四、创新点
1 提供了一种非常环保的电源,能为多种电器应急供电;使用了新材料(钕铁硼强磁铁)和新产品(超级电容器),与其他充电电池相比,具有寿命长、无污染的优越性。
2 该作品的创作是中学物理知识的综合运用,因而也可作为一种新型教具和学具。