抽象到直觀：能量轉(zhuǎn)換演示器

蔡禹恩

能量轉(zhuǎn)換是物理學(xué)中非常重要的一個(gè)概念，這個(gè)概念是說(shuō)能量不會(huì)憑空消失，而是從一種形式轉(zhuǎn)換為另一種形式。這個(gè)概念向我們展示了大自然的神奇。但是，能量轉(zhuǎn)換這個(gè)概念很抽象，不好掌握，于是我想，能不能設(shè)計(jì)一個(gè)能量轉(zhuǎn)換演示器，把抽象的知識(shí)通過(guò)一些直觀的實(shí)驗(yàn)演示出來(lái)，幫助同學(xué)們理解呢？

我與同學(xué)及物理老師進(jìn)行了交流，咨詢他們的意見。大家都覺得設(shè)計(jì)一個(gè)學(xué)習(xí)演示教具非常必要，用直觀的實(shí)驗(yàn)表現(xiàn)抽象概念，效果會(huì)很好。

交流之后，我下決心制作能量轉(zhuǎn)換演示器，演示幾種典型的能量轉(zhuǎn)換方式。

確定了目標(biāo)，我就開始翻閱資料，并到網(wǎng)上搜索各種技術(shù)信息。我發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)生活中有很多能量轉(zhuǎn)換的例子，例如，風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等，這些例子給了我很大啟發(fā)。

首先，我制作的是風(fēng)力發(fā)電裝置。

我最初設(shè)計(jì)的風(fēng)力發(fā)電裝置，主要由小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)扇和燈泡組成。根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，當(dāng)風(fēng)扇在風(fēng)力作用下帶動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)會(huì)產(chǎn)生電流，繼而點(diǎn)亮小燈泡，風(fēng)能轉(zhuǎn)化成電能的現(xiàn)象就得到了演示。

組裝測(cè)試后我發(fā)現(xiàn)，由于風(fēng)力大小無(wú)法保持恒定，輸出的電壓不穩(wěn)定，于是我又是請(qǐng)教老師，又是查閱資料，尋找保證輸出電壓穩(wěn)定的方法。通過(guò)反復(fù)嘗試，我在導(dǎo)線輸出端安裝了一個(gè)整流橋，將電壓整合穩(wěn)定后輸出，最終保證了電壓正常輸出。

風(fēng)力發(fā)電裝置設(shè)計(jì)完成后，我感覺只演示一種能量轉(zhuǎn)換方式過(guò)于簡(jiǎn)單，于是又設(shè)計(jì)了一套光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

這部分由光能電池板、整流橋和燈泡組成。我在設(shè)計(jì)時(shí)也考慮到輸出電壓不穩(wěn)定因素，所以同樣加裝了整流橋。這樣一來(lái)，光照射到光能電池板上會(huì)產(chǎn)生電流，經(jīng)過(guò)整流橋后則生成穩(wěn)定的輸出電流。

接下來(lái)，我又設(shè)計(jì)了一套新的裝置。這套裝置是運(yùn)用電磁學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)出來(lái)的，在結(jié)構(gòu)上借鑒了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)。這套裝置能將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，當(dāng)它運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，信號(hào)燈亮起作為顯示。

三次設(shè)計(jì)完成后，我又請(qǐng)教了老師。老師肯定了我的設(shè)計(jì)，并建議我將三種能量轉(zhuǎn)換裝置組合在一起，這樣在課堂教學(xué)中展示和講解起來(lái)更方便、更全面。

接受了老師的建議，我開動(dòng)腦筋，嘗試將三種演示裝置組合在一起。功夫不負(fù)有心人，組合工作取得了成功，經(jīng)過(guò)測(cè)試，效果非常好。

在整個(gè)研制過(guò)程中，我遇到了不少困難，但都克服了。通過(guò)這次研究，我的動(dòng)手能力增強(qiáng)了，對(duì)學(xué)習(xí)、應(yīng)用科學(xué)更感興趣了。我想，只要勤于思考，敢于實(shí)踐，每一件看似普通的改進(jìn)和創(chuàng)造都能成為了不起的科研成果。