I.LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Lý do nảy sinh ý tưởng Hiện nay, tạo ra nguồn điện an toàn và bảo vệ môi trường là một trong những vấn đề các nhà khoa học quan tâm Năng lượng tái tạo là một nguồn năng lượng đang được khuyến khích sử dụng để thay thế cho năng lượng hóa thạch đang gây ô nhiễm môi trường hiện nay Ở khu vực chúng em đang học tập và sinh sống, các bạn học sinh thường xuyên phải đi học về muộn trên các con đường tối, không có đèn, có thể nguy hiểm cho bản thân Đinamô xe đạp không có hiệu quả cao do không ma sát liên tục với bánh xe hoặc hay làm vướng xe khi di chuyển do đinamô hay vướng vào nan hoa, gây ra các tiếng lạo xạo hoặc các thể làm gẫy nan hoa
SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HÀ NỘI TRƯỜNG THPT XUÂN ĐỈNH ************** ĐỀ TÀI DỰ THI KHOA HỌC, KỸ THUẬT DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC CẤP THÀNH PHỐ LẦN THỨ TƯ (NĂM HỌC 2014 - 2015) NẠP ĐIỆN CHO ĐÈN LED BẰNG NĂNG LƯỢNG GIÓ VÀ ỨNG DỤNG CHO XE ĐẠP Lĩnh vực: KĨ THUẬT ĐIỆN VÀ CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN - Cơ Nguyễn Thị Lan Anh - Giáo viên môn vật lý Trường THPT Xuân Đỉnh TÁC GIẢ: Đỗ Đình Mạnh Lớp: 11A1 Trường:THPT Xuân Đỉnh Trần Hồng Minh Lớp: 11A1 Trường: THPT Xuân Đỉnh Hà Nội, tháng 12 năm 2014 Mục Lục MỤC LỤC Trang I Lý chọn đề tài II Tổng quan vấn đề nghiên cứu điểm mới, sáng tạo đề tài III Quá trình nghiên cứu kết IV Kết luận 13 V Các tài liệu tham khảo 15 I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Lý nảy sinh ý tưởng -Hiện nay, tạo nguồn điện an tồn bảo vệ mơi trường vấn đề nhà khoa học quan tâm - Năng lượng tái tạo nguồn lượng khuyến khích sử dụng để thay cho lượng hóa thạch gây nhiễm mơi trường - Ở khu vực chúng em học tập sinh sống, bạn học sinh thường xuyên phải học muộn đường tối, khơng có đèn, nguy hiểm cho thân - Đinamơ xe đạp khơng có hiệu cao không ma sát liên tục với bánh xe hay làm vướng xe di chuyển đinamô hay vướng vào nan hoa, gây tiếng lạo xạo thể làm gẫy nan hoa II TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỂM MỚI, SÁNG TẠO CỦA ĐỀ TÀI - Thắp sáng cho đèn xe đạp lượng gió - Nghiên cứu đưa vào sử dụng hệ thống lượng gió đơn giản, dễ sử dụng - Sử dụng lượng tái tạo cách đơn giản, góp phần bảo vệ mơi trường III Q TRÌNH NGHIÊN CỨU VÀ KẾT QUẢ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Để phát triển đề tài chúng em vận dụng phương pháp nghiên cứu sau: - Tìm kiếm, phân tích sử dụng thơng tin có sẵn sách, báo website - Phương pháp trực quan - Phương pháp thực nghiệm a) Tìm kiếm, phân tích sử dụng thơng tin có sẵn sách, báo website - Phương pháp dùng chủ yếu xuyên suốt trình nghiên cứu - Khi bắt đầu thực nghiên cứu đề tài, chúng em chủ yếu tìm kiếm thơng tin Internet Đầu tiên chúng em đánh tên đề tài lên nghiên cứu đề tài tương tự đề tài mình, phân tích thơng tin, kết cấu, ưu nhược điểm sản phẩm có sẵn mạng từ rút hướng tốt cho đề tài - Ngồi chúng em xem tham khảo số clip Khoa học Kĩ thuật để làm sở nghiên cứu cho đề tài Chúng em sử dụng số trang web bán hàng để mua vật dụng cần thiết cho đề tài với giá phải b) Phương pháp thực nghiệm: - Chúng em tiến hành thử nghiệm hệ thống với thí nghiệm đơn giản phận hệ thống Với phận chúng em thử nghiệm với loại khác nhau,có đặc điểm khác kích cỡ, khối lượng… - Từ kết trên, chúng em rút ưu nhược điểm phận yếu tố cần có phận sau chọn phận thích hợp cho hệ thống, tạo nên hệ thống hoàn thiện hiệu cao c) Phương pháp trực quan: Dùng số liệu thu thập từ mạng Internet sách báo với kết thu thập từ thực nghiệm, chúng em đánh giá cách tổng quát đề tài Qua thấy tiến trình làm việc nghiên cứu đề tài Ngồi phương pháp ra, chúng em kết hợp thêm với việc lắng nghe ý kiến đóng góp thầy cô giáo hướng dẫn giám khảo sau vòng thi để rút điểm sai sót để sửa chữa khắc phục Ý TƯỞNG BAN ĐẦU - Hệ thống gồm phần chính: Máy phát điện đơn giản Acquy Bóng đèn a) Máy phát điện đơn giản bao gồm: - Sử dụng cánh quạt nhẹ đặt đầu xe: cánh quạt hoạt động nguyên lí hoạt động tuốc bin gió Cánh quạt sử dụng quạt máy tính - Máy phát điện đơn giản: nam châm, cuộn dây dẫn, khung giúp cố định cánh quạt vào xe b) Phần acquy: gồm acquy loại 3V đến 6V Acquy gắn vào thân xe, tích điện nhờ vào dịng điện sinh tuốc bin gió Dịng điện acquy đóng vai trị nguồn điện giúp thắp sáng đèn cho xe đạp c) Bóng đèn: vật dụng quan trọng Bóng đèn có sáng hiệu hay không ảnh hưởng lớn đến kết nghiên cứu đề tài Sử dụng đèn LED thay bóng đèn bình thường đinamơ có hiệu đèn LED có hiệu điện nhỏ - Mơ hình đơn giản: - Ngun lí hoạt động: Khi cho khung dây quay từ trường làm cho từ thơng qua vịng dây biến thiên, khung dây xuất hiện suất điện động cảm ứng Nếu nối hai đầu khung dây với mạch ngồi kín mạch ngồi có dịng điện - Vì hệ thống hoạt động nhờ lượng gió có gió, cánh quạt chuyện động quay Vận tốc gió lớn từ thơng gửi qua vịng dây biến thiên lớn dòng điện sinh lớn Dòng điện tích vào acquy sử dụng cần dùng đến đèn Ưu điểm hệ thống: acquy sạc lúc người sử sử dụng xe đạp, kể sáng tối, đặc biệt có hiệu trời có gió to dịng điện tạo lớn Nhược điểm: tạo lực cản, dòng điện tạo khơng lớn khơng ổn định gió Ngồi bị chai pin acquy lúc nạp điện - Do có nhược điểm trên, chúng em đề trình nghiên cứu gồm giai đoạn để nghiên cứu cách khoa học nhằm giảm bớt phần nhược điểm không mong muốn hệ thống CÁC GIAI ĐOẠN NGHIÊN CỨU Giai đoạn 1: Lên ý tưởng Chúng em dự định nghiên cứu chế tạo hệ thống lượng gió đơn giản, dễ sử dụng phác thảo qua hệ thông giấy A4 Giai đoạn 2: Thí nghiệm đơn giản để có sở cho đề tài, chúng em thử nghiệm với hệ thống đơn giản gồm quạt thơng gió máy tính, nam châm bóng đèn nhỏ để rút bóng đèn phù hợp cho đề tài Giai đoạn 3: Mơ hình hóa ý tưởng Chúng em tiến hành thử nghiệm với số phận khác cánh quạt để rút lựa chọn tối ưu cho hệ thống sau Giai đoạn 4: Thực nghiệm Chúng em gắn thêm acquy tích hợp hệ thống hồn chỉnh với xe đạp, thu kết chỉnh sửa sai sót 10 Để nghiên cứu nhược điểm hệ thống, chúng em nhanh chóng triển khai giai đoạn với nghiên cứu sau: a) Nghiên cứu acquy: Nhờ thơng tin có mạng Internet,các tài liệu sách báo hướng dẫn giáo viên tham gia, chúng em lựa chọn acquy 3V acquy thích hợp cho hệ thống b) Nghiên cứu nam châm cuộn dây: Nam châm cuôn dây vật dụng quan trọng để tạo nên dòng điện Để dòng điện mạnh hơn, chúng em dự định tăng số vòng dây lên sử dụng nam châm to để làm tăng từ thơng cuộn dây c) Nghiên cứu phận cánh quạt Sau giai đoạn 2, chúng em có nhiều ý tưởng cho giai đoạn 3, cụ thể ý tưởng sau (1)Tiếp tục sử dụng quạt thơng gió máy tính cho hệ thống (2) Thay quạt thơng gió máy tính cánh quạt tự chế từ vỏ lon coca TRANH LUẬN - Phân tích hướng đề cho giai đoạn 3: Chi tiết ý tưởng: Ý tưởng 1: Dùng quạt thơng gió máy tính Quạt thơng gió máy tính rẻ, dễ mua, Quạt thơng gió máy tính có dây nối sẵn, dễ dàng nối với hệ thống → Thuận tiện cho người sử dụng, thuận tiện cho việc nghiên cứu - Ý tưởng 2: Dùng quạt tự chế từ vỏ lon coca Ưu điểm: nhẹ, vật liệu dễ kiếm, tái chế từ mơi trường Nhược điểm: 11 +Bố trí vị trí cho cánh quạt khơng chuẩn xác Làm ảnh hưởng đến q trình quay cánh quạt + Cánh quạt sắc, gây sát thương cho người sử dụng + Cần có vật liệu khác để nối cánh quạt với acquy bóng đèn Dựa theo điểm phân tích Lựa chọn ý tưởng hướng phát triển giai đoạn 12 IV KẾT LUẬN - Sau giai đoạn thứ 3, chúng em có hệ thống hồn chỉnh, sẵn sàng để bước vào giai đoạn 4: - Hình ảnh hệ thống lắp vào xe đạp: 13 Hiện tại, thời gian có hạn, chúng em hồn thiện phần đề tài thắp sáng cho bóng đèn chưa có kết hợp với acquy, giai đoạn thực với công việc sau: Tiếp tục thử nghiệm khả hoạt động hệ thống, để hoàn thiện việc thắp sang cho đèn tiếp tục triển khai việc nạp acquy Áp dụng với đinamo xem có hiệu so với đinamơ hay khơng Rút sai sót sửa chữa Tính tốn chi phí cho hệ thống, xem chênh lệch so với đinamơ có lớn hay khơng 14 V CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO Sau số tham khảo làm máy phát điện gió đơn giản số trang web mạng: Tự làm máy phát điện gió nhỏ gọn (nguồn: http://tutaylam.com/news/cong-nghe/tu-lam-may-phat-dien-gio-nhogon-224/) Wikipedia: (http://vi.wikipedia.org/wiki/Turbine_gi%C3%B3) (http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l %C6%B0%E1%BB%A3ng_t%C3%A1i_t%E1%BA%A1o) (http://vi.wikipedia.org/wiki/N%C4%83ng_l %C6%B0%E1%BB%A3ng_gi%C3%B3) Một số video kĩ thuật: (https://www.youtube.com/watch?v=5ZzqW7nsDFM) 15 16 ... QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU VÀ ĐIỂM MỚI, SÁNG TẠO CỦA ĐỀ TÀI - Thắp sáng cho đèn xe đạp lượng gió - Nghiên cứu đưa vào sử dụng hệ thống lượng gió đơn giản, dễ sử dụng - Sử dụng lượng tái tạo cách đơn... vai trị nguồn điện giúp thắp sáng đèn cho xe đạp c) Bóng đèn: vật dụng quan trọng Bóng đèn có sáng hiệu hay không ảnh hưởng lớn đến kết nghiên cứu đề tài Sử dụng đèn LED thay bóng đèn bình thường... phát điện đơn giản: nam châm, cuộn dây dẫn, khung giúp cố định cánh quạt vào xe b) Phần acquy: gồm acquy loại 3V đến 6V Acquy gắn vào thân xe, tích điện nhờ vào dịng điện sinh tuốc bin gió Dịng điện