วันอังคารที่ 3 มิถุนายน พ.ศ. 2557

กงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า

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
    1. สถานที่ทำการทดลอง        โรงเรียนพิษณุโลกพิทยาคม อำเภอวัดโบสถ์ จังหวัดพิษณุโลก    2. ระยะเวลาที่ทำการทดลอง        ระหว่างเดือนพฤศจิกายน  2556 – กุมภาพันธ์ 2557
    3. งบประมาณ         500  บาท



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   ม้วน

ขั้นตอนการดำเนินการประดิษฐ์กงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า 
              1.  ออกแบบกงล้อผลิตกระแสไฟฟ้า
            2.  ซื้ออุปกรณ์ต่างๆในการทำสิ่งประดิษฐ์ และวัสดุที่เหลือใช้
            3.  ตัดไม้อัดเป็นรูป 8 เหลี่ยมสำหรับทำโครง
            4.  ตัดไม้อัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ยาว  4.5  นิ้ว   กว้าง  1.5  นิ้ว จำนวน  อัน
            5.  ตัดไม้อัดเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า ยาว  4.5  นิ้ว   กว้าง  1.5  นิ้ว จำนวน  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