產品說明

迷你風能套件是一套專為教師與K-12學生設計的風力發電教育訓練工具，由亞太能源科學教育協會吳明德老師匠心設計，結合紙杯等簡易材料與模組化構件，讓學生動手實作迷你風力渦輪發電機。此課程涵蓋科學、科技、工程、數學（STEM）四大領域，學生可藉由組裝與調整風機構造，提升對風能原理的理解。透過設計葉片幾何形狀、調整葉片數量與攻角等實驗，引導學生探討風速、扭力與升阻力等概念。套件內含可變電阻與齒輪傳動系統，學生可改變負載與螺距角來優化輸出功率，最後透過小組合作和風能競賽驗證設計成果。

學習重點：

• 葉片設計與幾何應用： 利用提供的680cc紙杯作為葉片，學生可實際繪製與剪裁葉片，並學習應用數學幾何計算設計葉片形狀與尺寸。
• 風速與扭力實驗： 改變風扇風速或葉片數量，讓學生觀察葉尖速度（週速比）與風機扭力、轉速的關係；如多片葉片會使阻力增大、轉速下降但扭力增加。
• 升力與阻力原理： 通過改變葉片攻角（葉尖約3°、葉根約6°）來觀察升力與阻力的變化，理解升阻比對風輪效率的影響。
• 團隊合作與競賽： 學生分組設計最佳化的風力發電方案，利用可變電阻記錄發電功率，並可參與風能競賽或成果發表，驗證並分享設計成果。

透過本套件的實作活動，學生將深入學習葉片氣動力學、機械設計與電學量測等科學概念，同時培養跨領域分析與協作能力，達到生動的STEM教育效果。

產品規格

• 葉片數目：使用12孔塑膠槳轂，可安裝最多12片葉片；一般建議配置3～7片以實驗不同設計，葉片數多則阻力大、轉速低扭力高。
• 攻角範圍：具可調整攻角角度，以達到最佳的升阻比。
• 傳動齒輪比：配備30齒與10齒塑膠齒輪（減速比約3:1），透過齒輪傳動可使葉尖轉速達到實際風速的數倍（例如週速比5）。
• 發電機與電路：內含長軸直流發電機，學生可透過外加的可調整負載(電阻)與威尼爾電能感應器來測量輸出電壓或電流，實驗風機發電效率。
• 結構支撐：採用T型PVC塑膠管與一般PVC管作為風機塔柱，並附木質底座提供穩固支撐。
• 葉片材質：提供3個500cc紙杯作為葉片基材，便於輕鬆製作與數學幾何設計。

產品包含

• 槳葉組件：500cc紙杯×3、短竹籤×4、塑膠塞×4
• 槳轂與齒輪：12孔位塑膠槳轂、30齒塑膠齒輪、10齒塑膠齒輪、小螺絲×2、M3長螺絲、M3螺帽×3
• 支撐結構：T型PVC塑膠管、PVC塑膠管、木底座
• 電子元件：長軸直流發電機
• 其他工具：卡典西德膠膜

以上內容涵蓋本套件的全部零件與工具，可供提供電子精美說明書，以及完整組裝影片，學生可自學或老師上課進行完整組裝並操作風力發電機模型。根據套件說明與教學建議，可靈活運用上述元件進行多種風能實驗與專題活動。

組裝影片