โครงงานวิทยาศาสตร์ ประเภทสิ่งประดิษฐ์ เรื่อง กงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
โดย
1. เด็กชายชนาภัทร แซ่ตั้ง ม.2/9 เลขที่ 24
2. เด็กชายธนพัฒน์ แตงอ่ำ
ม.2/9 เลขที่
28
3. เด็กชายเนติพงษ์ บุญส่งแท้
ม.2/9 เลขที่
33
ครูที่ปรึกษา คุณครูธีรารัตน์ ทองงามดี
โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม
อำเภอเมือง จังหวัดพิษณุโลก
สำนักงานเขตพื้นที่การศึกษามัธยมศึกษา เขต 39
บทที่ 1
บทนำ
ที่มาและความสำคัญ
การผลิตไฟฟ้ามักใช้ทรัพยากรธรรมชาติที่มากและอาจมีผลกระทบต่อบุคคลในบริเวณนั้นได้
เช่น พื้นที่ป่าไม้ถูกรุกรานเพื่อสร้างเขื่อนผลิตไฟฟ้า ซึ่งอาจนำไปสู่การขัดแย้งกันกับคนในระแวกนั้น
จากปัญหาดังกล่าวจึงมีการผลิตไฟฟ้าโดยใช้ทรัพยากรธรรมชาติให้น้อยที่สุด
โดยใช้กังหันไฟฟ้าของ กฟผ.พลังงานลม
เป็นพลังงานจากธรรมชาติที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้
มนุษย์เราได้ใช้ประโยชน์จากพลังงานลมมานานหลายพันปี
ในการอำนวยความสะดวกสบายแก่ชีวิต เช่น การแล่นเรือใบขนส่งสินค้าไปได้ไกลๆ การหมุนกังหันวิดน้ำ
การหมุนโม่หินบดเมล็ดพืชให้เป็นแป้ง
ในปัจจุบันมนุษย์จึงได้ให้ความสำคัญและนำมาใช้ประโยชน์มากขึ้น
โดยการนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้า เนื่องจากพลังงานลมมีอยู่โดยทั่วไป ไม่ต้องซื้อ
เป็นพลังงานที่สะอาด ไม่ก่อให้เกิดอันตรายต่อสภาพแวดล้อม และสามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้อย่างไม่รู้จักหมดสิ้น
“
กังหันลม ” เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ถูกนำมาใช้สกัดพลังงานจลน์ของกระแสลม
และเปลี่ยนให้เป็นให้เป็นพลังงานกล จากนั้นจึงนำพลังงานกลมาใช้ประโยชน์ กล่าวคือ
เมื่อกระแสลมพัดผ่านใบกังหัน จะเกิดการถ่ายทอดพลังงานจลน์ไปสู่ใบกังหัน ทำให้กังหันหมุนรอบแกน
สามารถนำพลังงานจากการหมุนนี้ไปใช้งานได้ กังหันลมที่ใช้กันมากในประเทศไทยตั้งแต่อดีตถึงปัจจุบัน
ได้แก่ กังหันลมแบบใบกังหันไม้
ใช้สำหรับฉุดระหัดวิดน้ำเข้านาข้าวบริเวณจังหวัดฉะเชิงเทรา กังหันลมใบเสื่อลำแพน
ใช้ฉุดระหัดวิดน้ำเค็มเข้านาเกลือบริเวณ จังหวัดสมุทรสงคราม
และกังหันลมแบบใบกังหันหลายใบ
ทำด้วยแผ่นเหล็กใช้สำหรับสูบน้ำจากบ่อน้ำบาดาลขึ้นไปเก็บในถังกักเก็บ
ส่วนการใช้กังหันลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้ายังอยู่ในระหว่างการทดสอบและพัฒนาอยู่
ซึ่งจากหลักการดังกล่าว กลุ่มของข้าพเจ้าจึงได้นำความคิดมาประดิษฐ์กังหันจากการกลิ้งของลูกแก้วแทนการใช้พลังงานจากลมเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้าซึ่งเรียกว่ากงล้อผลิตพลังงานไฟฟ้า
วัตถุประสงค์
1. เพื่อประดิษฐ์กงล้อผลิตพลังงานไฟฟ้า
2. เพื่อใช้ผลิตไฟฟ้าที่ใช้ทรัพยากรให้น้อยที่สุด
3.
เพื่อผลิตสิ่งประดิษฐ์ที่ผลิตไฟฟ้าที่ประหยัดที่สุด
4. เพื่อเปรียบเทียบการเกิดกระแสไฟฟ้าระหว่างหมุนด้วยมือกับหมุนด้วยแรงเหวี่ยง ของลูกแก้ว
สมมติฐานการทดลอง
กงล้อที่ประดิษฐ์ขึ้นสามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้ทั้งใช้มือและแรงเหวี่ยงจากลูกแก้ว
ประโยชน์ที่คาดว่าจะได้รับ
1.
ได้กงล้อสำหรับผลิตกระแสไฟฟ้า
2 . ใช้ผลิตไฟฟ้าโดยใช้ทรัพยากรปริมาณน้อย
3. ใช้ผลิตไฟฟ้าในยามจำเป็น เช่น
ตอนไฟฟ้าในบ้านดับหรือขัดข้อง เป็นต้น
ขอบเขตการศึกษา
นิยามศัพท์เฉพาะ
กงล้อผลิตไฟฟ้า หมายถึง
กงล้อที่ใช้แรงโน้มถ่วงจากการกลิ้งของลูกแก้วในการผลิตไฟฟ้า
บทที่ 3
อุปกรณ์และวิธีการดำเนินการ
วัสดุอุปกรณ์
1. ไม้อัด ขนาด 1x1 เมตร จำนวน 1 แผ่น
2. ลูกแก้ว จำนวน 16
ลูก
3. ท่อ PVC ขนาด 3/4 นิ้ว จำนวน 8 ท่อ
4. กาวติดไม้ จำนวน 1 ขวด
5. ไม้บรรทัดสำหรับวัด จำนวน 1 อัน
6. ดินสอเขียนแบบ จำนวน 1 แท่ง
7. เลื่อยตัดไม้ จำนวน 1 ปื้น
8. มอเตอร์ขนาดเล็ก จำนวน 1 ตัว
9. หลอดไฟชนิดหัว LED 3 โวลท์ จำนวน 1 หลอด
10. สายไฟ จำนวน 1 ชุด
11. แอมมิเตอร์ จำนวน 1 เครื่อง
12. ตัวเก็บประจุไฟฟ้า จำนวน 1 ชุด
13. เฟือง จำนวน 1 ชุด
14. กระดาษกาว จำนวน 2
ม้วน
ขั้นตอนการดำเนินการประดิษฐ์กงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
1.
ออกแบบกงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
2.
ซื้ออุปกรณ์ต่างๆในการทำสิ่งประดิษฐ์ และวัสดุที่เหลือใช้
3. ตัดไม้อัดเป็นรูป
8
เหลี่ยมสำหรับทำโครง
4. ตัดไม้อัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า
ยาว 4.5 นิ้ว
กว้าง 1.5 นิ้ว จำนวน 8
อัน
5. ตัดไม้อัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ยาว 4.5 นิ้ว
กว้าง 1.5 นิ้ว จำนวน 1
อัน เพื่อเป็นแท่นวางมอเตอร์
6.
ตัดท่อ PVC ขนาด 5 นิ้ว
จำนวน 8 อัน
7. นำไม้อัดที่เป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าติดที่โครงไม้อัดที่เป็นรูปแปดเหลี่ยมโดยใช้กาวติดไม้ติดบริเวณริมขอบเหลี่ยมของโครงไม้อัดทั้ง
8 เหลี่ยม
8. นำท่อ PVC ที่ตัดไว้มาติดบริเวณมุมขอบของโครงถึงจุดกึ่งกลาง
โดยใส่ลูกแก้ว จำนวน 2 ลูก ไว้ข้างในท่อ PVC จำนวน 8 ท่อ
9.
นำมอเตอร์ขนาดเล็กมาติดที่ฐานเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
10. นำหลอดไฟ หลอดไฟชนิดหัว LED ขนาด 3 โวลท์ มาต่อกับมอเตอร์
11. ทดสอบการทำงานของกงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
โดยใช้แอมมิเตอร์วัดปริมาณการเกิดกระแสไฟฟ้า
และสังเกตการสว่างของหลอดไฟ
บทที่ 4
ผลการดำเนินการ
ตอนที่
1 ประดิษฐ์กงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
ตอนที่ 2 ผลการทดสอบการเกิดกระแสไฟฟ้าของกงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
ตาราง
1
แสดงผลการทดสอบการเกิดกระแสไฟฟ้า
การทดสอบ
|
ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่เกิด
(แอมแปร์)
|
การสว่างของหลอดไฟ
|
กงล้อหมุนด้วยมืออย่างต่อเนื่อง
|
2
|
หลอดไฟสว่าง
|
กงล้อที่หมุนด้วยแรงเหวี่ยงของลูกแก้ว
|
ไม่เกิดกระแสไฟฟ้า
|
หลอดไฟไม่สว่าง
|
จากตารางที่ 1 พบว่า เมื่อทดสอบการทำงานของกงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า พบว่า เมื่อหมุนกงล ้อด้วยมือจะเกิดกระแสไฟฟ้า 2 แอมแปร์ และสังเกตที่หลอดไฟ จะพบว่าหลอดไฟสว่าง แต่พอหมุนด้วยแรงโน้มถ่วงของลูกแก้ว ปรากฏว่ากงล้อไม่หมุน ทำให้ไม่มีกระแสไฟฟ้าเกิดขึ้นและหลอดไฟไม่สว่าง