【摘要】近幾年來，能源短缺和環(huán)境污染問題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)問題，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)高能耗、高污染的經(jīng)濟(jì)增長方式，大力推進(jìn)節(jié)能減排，以低能耗、低排放為發(fā)展目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不約而同的選擇。借此為契機(jī)我們本次通過對旋轉(zhuǎn)發(fā)展裝置的研究將浪費(fèi)掉的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，從而達(dá)到節(jié)能減排的問題。本文主要介紹本次研究創(chuàng)新的簡述和結(jié)果分析與總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】法拉第；磁；電；電池；齒輪；旋轉(zhuǎn)

一、引言

隨著人們環(huán)保意識的不斷增強(qiáng)，各種各樣的環(huán)保產(chǎn)品和替代能源也是曾出不窮。人力發(fā)電也是其中的一種比較流行的思路，現(xiàn)在很多城市建筑物中都安裝了普通的手動旋轉(zhuǎn)門，基本上每一個大中城市都有成千上萬扇這樣的旋轉(zhuǎn)門，尤其公共場所更為突出，這些旋轉(zhuǎn)門旋轉(zhuǎn)時所做的功都沒有被利用起來，白白地流失掉。通過人的力量推動們的轉(zhuǎn)動，通過動能產(chǎn)生電能儲存起來。通過這種方法產(chǎn)生的電能可以為大型寫字樓或商場提供一些電力。如果本旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置能夠成功問世可適用于各種帶有旋轉(zhuǎn)裝置的部件中從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

二、發(fā)電原理

利用法拉第電磁感應(yīng)定律即電磁感應(yīng)定律。

因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場里做切割磁感線的運(yùn)動時，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)。閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場中做切割磁感線運(yùn)動，導(dǎo)體中就會產(chǎn)生電流。這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。產(chǎn)生的電流稱為感應(yīng)電流。這是初中物理課本為便于學(xué)生理解所定義的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，不能全面概括電磁感現(xiàn)象：閉合線圈面積不變，改變磁場強(qiáng)度，磁通量也會改變，也會發(fā)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象。所以準(zhǔn)確的定義如下：因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的現(xiàn)象。

傳統(tǒng)上有兩種改變通過電路的磁通量的方式。至于感應(yīng)電動勢時，改變的是自身的磁場，例如改變生成場的電流（就像變壓器那樣）。而至于動生電動勢時，改變的是磁場中的整個或部份電路的運(yùn)動，例如像在同極發(fā)電機(jī)中那樣。

三、當(dāng)今中國能源污染問題分析

近年來，能源短缺和環(huán)境污染問題成為世界關(guān)注的焦點(diǎn)問題，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)高能耗、高污染的經(jīng)濟(jì)增長方式，大力推進(jìn)節(jié)能減排，以低能耗、低排放為發(fā)展目標(biāo)，可持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)成為世界各國經(jīng)濟(jì)發(fā)展不約而同的選擇。

作為一個發(fā)展中的大國，中國能源問題尤其突出?！敖ㄔO(shè)生態(tài)文明，基本形成節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、增長方式、消費(fèi)模式”的理念，在我黨的十七大報告首次提出，為可持續(xù)發(fā)展指明了方向，這使人們的目光更多的投到了低碳經(jīng)濟(jì)的發(fā)展上。低碳經(jīng)濟(jì)本質(zhì)是提高能源利用率和大力開發(fā)清潔能源，最重要的是能源技術(shù)、制度創(chuàng)新和根本性轉(zhuǎn)變?nèi)祟惿姘l(fā)展觀念。

為此我們應(yīng)該倡導(dǎo)形成綠色消費(fèi)、綠色經(jīng)營的理念，形成低碳的生活方式。必須轉(zhuǎn)變公眾和社會的觀念，做任何事都要適度適宜、合理節(jié)約。出于對上述問題的研究討論，我們決定了本次研究創(chuàng)新的項目為旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置，將浪費(fèi)掉的能源進(jìn)行再利用。因為本次創(chuàng)新研究項目經(jīng)費(fèi)有限所以只能做出相對應(yīng)的模型進(jìn)行研究討論，但同樣能夠展現(xiàn)出它的原理以及整個發(fā)電的過程。

四、旋轉(zhuǎn)發(fā)電的原理簡介

1.旋轉(zhuǎn)發(fā)電的原理簡介

2.框圖解釋

輸入電壓采用市電220V交流電，因所購電機(jī)為直流電機(jī)所以經(jīng)過一個整流橋后接入電機(jī)；電機(jī)安裝齒數(shù)為16齒的小齒輪；發(fā)電機(jī)安裝齒數(shù)為100齒的大齒輪，將兩設(shè)備鏈接；用電機(jī)的動力通過齒輪傳給發(fā)電機(jī)使之發(fā)電。電機(jī)產(chǎn)生的直流電會有所不穩(wěn)定，所以在發(fā)電機(jī)后接一個穩(wěn)壓二極管輸出，此時電壓穩(wěn)定可以接大功率二極管或用蓄電池進(jìn)行儲存。

3.充電原理分析

恒壓充電時，電源電壓在完整充電時間內(nèi)保持不變，電池的電壓逐漸升高，隨之電流逐漸降低。恒壓與恒流充電法相比，前者的充電過程接近于完美充電。利用恒壓快速充電，初期電池的電動勢較低，電流處在一個較大值，當(dāng)充電時間慢慢增長隨之電流逐漸降低。

恒壓充電方法有效地避免了電池過充問題；隨之而來的問題是充電初期的電流較大，會對蓄電池使用壽命造成很大影響，過高的電流會產(chǎn)生大量的熱容易使電池極板彎曲，使電池報廢。

五、各種發(fā)電方式分析比較

當(dāng)今最常見的幾種發(fā)電方式為火力發(fā)電，水力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電，太陽能發(fā)電，核能發(fā)電，潮汐發(fā)電，溫差發(fā)電，地?zé)岚l(fā)電?；鹆Πl(fā)電的主要動力來源是燃燒石油，煤和天然氣，發(fā)電方式為產(chǎn)生蒸汽，帶動渦輪從從而產(chǎn)生電。核能發(fā)電的動力來源原子因核分裂產(chǎn)生具大能量，發(fā)電方式為產(chǎn)生蒸汽，帶動渦輪。水力發(fā)電動力來源來自于位能轉(zhuǎn)換成動能，發(fā)電方式為由水力直接帶動渦輪產(chǎn)生電。

以上幾種放電方式與我們本次的研究項目課題旋轉(zhuǎn)發(fā)電相比較而言規(guī)模過于強(qiáng)大，依靠個人能力難以完成，而且費(fèi)用較高。而我們的旋轉(zhuǎn)發(fā)電裝置完全不需要借助大自然的能源作為動力來源，而是一些容易被忽略掉的機(jī)械能，這樣對于我們而言許多局限性問題都迎刃而解。

六、強(qiáng)化轉(zhuǎn)速方法

當(dāng)今社會幾乎所有帶旋轉(zhuǎn)部件的裝置都包含齒輪，我們的旋轉(zhuǎn)裝置唯一存在的最大問題就是轉(zhuǎn)速達(dá)不到應(yīng)有的速度，所以我們決定依靠齒輪比的原理來提高齒輪的轉(zhuǎn)速從而達(dá)到加強(qiáng)能源轉(zhuǎn)化的效率。所謂齒輪比就是兩個直徑不同的齒輪結(jié)合在一起轉(zhuǎn)動，直徑大的齒輪轉(zhuǎn)速自然會比直徑小的齒輪轉(zhuǎn)慢一些，它們的轉(zhuǎn)速比例其實和齒輪直徑大小成反比，汽車內(nèi)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速經(jīng)過變速器內(nèi)的齒輪組改變轉(zhuǎn)速后才輸往車輪，變速箱內(nèi)就是有幾組不同齒輪比的齒輪讓駕駛?cè)诉x擇，以配合車速及負(fù)荷，開車時轉(zhuǎn)檔就是選擇不同齒輪比的組合。

七、電能收集

輸入50V電壓，轉(zhuǎn)速為1000；理論值50V，實際輸出44.8V

輸入100V電壓，轉(zhuǎn)速為2000；理論值100V，實際輸出91.5V

輸入220V電壓，轉(zhuǎn)速為4400；理論值220V，實際輸出198.7V

輸出電流：0.6A 0.6A*3600S=2.16A/S=2160mAh

產(chǎn)生電量90分鐘內(nèi)可2000mA電池充滿電，實際充滿電池需要至少3小時，因為產(chǎn)生的電流不穩(wěn)定，在齒輪上有機(jī)械損耗，且收集的電能遠(yuǎn)遠(yuǎn)小驅(qū)動電機(jī)的電能。

八、結(jié)論

我們的實驗發(fā)現(xiàn)，利用旋轉(zhuǎn)門進(jìn)行發(fā)電的效率很低，如果要達(dá)到理想效果推門的阻力會增大很多而且儲存的電能與電池本身的放電無法達(dá)到理想的水平，所以本次創(chuàng)新我們沒法制作出理想的實物。