腳踏發(fā)電

張春芳等

在鄭州科技館磁電展區(qū)，有一件展品可讓觀眾親自體驗(yàn)?zāi)_踏發(fā)電的神奇.它外觀看起來像一輛腳踏健身車（如下圖），在車前輪的上方是一排直立的燈柱，當(dāng)觀眾坐上車座勻速用力地蹬腳踏車時(shí)，可看到燈柱上一排排的燈被點(diǎn)亮.是什么使燈泡亮起來了呢？難道人體運(yùn)動(dòng)也能發(fā)電嗎？

腳踏發(fā)電是一件參與性極強(qiáng)的演示能量轉(zhuǎn)換及直觀顯示電功率大小的展品，它主要由腳踏健身車、小型發(fā)電機(jī)及電路和燈泡組成.小型發(fā)電機(jī)被設(shè)置在腳踏車的前輪輪轂上，當(dāng)觀眾坐在自行車座上，雙手握把，雙腳用力持續(xù)均衡地踏腳蹬時(shí)，由于自行車鏈條的同步傳動(dòng)，車的前輪也開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)輪轂上面的發(fā)電機(jī)工作.這樣，人體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能就通過發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換成電能，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能通過閉合電路作用至燈泡上，觀眾可觀察到，燈柱上一排排的燈泡由下而上依次就被點(diǎn)亮了.

能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式的速率可用功率來表示，功率的單位是瓦特（Ｗ），以發(fā)明家詹姆斯·瓦特的名字來命名．電功率是電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功，電功率的大小反映電流做功的快慢.相對(duì)于腳踏發(fā)電這件展品，觀眾可觀察到燈柱上燈亮的多少和亮度隨著蹬速的快慢而變化．觀眾蹬車用的力量越大，速度越快，機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的速度也越快，發(fā)電機(jī)發(fā)電就越多，電流在單位時(shí)間內(nèi)所做的功就越大，燈泡被點(diǎn)亮的就越多，亮度也越強(qiáng).

發(fā)電機(jī)作為把其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能的一種機(jī)械設(shè)備，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國(guó)防及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用.科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，人體自身的生物能也是一種尚待開發(fā)的、自然的新能源．經(jīng)測(cè)算，一個(gè)人一生中有三分之一以上的能源被浪費(fèi)掉．為設(shè)法利用人體能源，科學(xué)家提出了有趣的設(shè)想：將一種微型發(fā)電機(jī)安裝在經(jīng)過加工的普通鞋墊中，實(shí)現(xiàn)“步行發(fā)電”，使人在行走中產(chǎn)生的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這些電能足夠?yàn)槭謾C(jī)和筆記本電腦充電；中國(guó)的納米科學(xué)家已研制出了更小的發(fā)電機(jī)——納米發(fā)電機(jī)，它可以有效地將機(jī)械運(yùn)動(dòng)能如人體的運(yùn)動(dòng)、肌肉的伸縮、血管的收縮與舒張轉(zhuǎn)化成電能提供給納米器件．

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也許要不了多久，更多新形式的人體運(yùn)動(dòng)發(fā)電機(jī)將會(huì)在科技館展出．

責(zé)任編輯 蔡華杰