Fizik-Kimya-Matematik
Namdar Gürsönmez
14/06/2019 - 16:50

Yel Değirmeni ve Enerji Dönüşümü

Yaş:
13
Zorluk:
Orta

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

Yel değirmenleri, enerji üretmek için rüzgâr gücünden faydalanarak çalışan, büyük pervaneli, çarklı makinelerdir. Çok eski zamanlardan beri yel değirmenleri, buğday öğütmek ve su pompalamak gibi işler için mekanik güç elde etmede kullanılmıştır.

Elektrik elde etmek için kullanılan ilk yel değirmeni 1890'da Danimarka'da yapılmıştır. Bu tarihten sonra rüzgârla çalışan yel değirmenleri küçük ev ve çiftliklere elektrik sağlamak için kullanılmıştır.

Yel değirmenleri rüzgâr hızının ortalama 30-40 km/h olduğu yerlerde verimli biçimde çalışır. Rüzgâr hızı saatte 8 km’den düşükse yel değirmeni çalışamaz. Değirmenin sistemine zarar vereceği için çok rüzgârlı havalarda da yel değirmeni çalıştırılmaz.

Bu etkinliğimizde maliyeti uygun malzemelerden güneş enerjisi ile çalışan bir yel değirmeni düzeneği tasarlayarak enerji dönüşümünü gözlemleyeceğiz.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_0.jpg

Nelere İhtiyacımız Var?

  • 1 adet 3 V’luk, güneş enerjisi ile çalışan mini DC motor
  • 1 adet 70 x 100 mm boyutlarında güneş gözesi
  • 1 adet 9 x 17 cm boyutlarında duralit
  • 2 adet 1,5 x 1,5 x 9 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet 1,5 x 1,5 x 15 cm boyutlarında tahta
  • 1 adet 1,5 x 1,5 x 7 cm boyutlarında, bir ucu 45o’lik açı ile kesilmiş tahta
  • 2 adet 2 cm uzunluğunda vida
  • 4 adet 4 x 8 cm boyutlarında, 1’er cm2’lik alanlara ayrılmış ve keçeli kalemle çizilmiş karton parçaları
  • 2 adet tahta çubuk (dondurma çubuğu ya da tahta dil basacağı)
  • 1 adet 20 cm uzunluğunda plastik kablo bağı (plastik kelepçe)
  • İletken kablolar
  • 1 adet plastik kablo birleştirici
  • Çift taraflı bant
  • Yapıştırıcı
  • Makas
  • Tornavida
  • Cetvel

Ne Yapıyoruz?

1. Etkinliğimize güneş gözesi ve DC motorun yerleştirileceği bölümleri hazırlayarak başlıyoruz.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.1_14.jpg

. 1,5 x 1,5 x 9 cm boyutlarındaki iki tahtanın bir yüzüne çift taraflı bant yapıştıralım ve tahtaları 9 x 17 cm boyutlarındaki duralit ile birleştirelim.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.2_11.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_1.3.jpg

 

2. Duralitin merkezini bulalım ve 1,5 x 1,5 x 15 cm boyutlarındaki tahtayı vida ile merkeze sabitleyelim. Tahtanın üst bölümüne makas veya tornavida kullanarak 2 mm çapındaki vidanın geçebileceği bir delik açalım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.1_18.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.2_13.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_2.3_1.jpg

3. 1,5 x 1,5 x 7 cm boyutlarında, bir ucu 45o’lik açı ile kesilmiş tahtanın alt kısmına makas veya tornavida kullanarak 2 mm çapındaki vidanın geçebileceği bir delik açalım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_3.1_20.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_3.2_17.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_3.3_0.jpg

 

4. 1,5 x 1,5 x 7 cm boyutlarındaki tahtayı ve duralitin merkezine sabitlediğimiz tahtayı, görseldeki gibi, vida ile birleştirip sabitleyelim.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.1_19.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_4.2_19.jpg

5. Bu aşamada DC motor ve plastik kablo birleştiriciyi düzeneğimize bağlıyoruz.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.1_18.jpg

. DC motorun altına 1,5 cm uzunluğunda çift taraflı bant yapıştıralım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.2_13.jpg

.Çift taraflı bandın üzerindeki koruyucuyu çıkarıp plastik kelepçeyi de kullanarak DC motoru 1,5 x 1,5 x 7 cm boyutlarındaki tahtaya sabitleyelim. Aynı şekilde plastik kablo birleştiriciyi de çift taraflı bant kullanarak tahtaya sabitleyelim.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_5.3_3.jpg

6. İletken kablolar ile DC motor ve plastik kablo birleştirici arasındaki bağlantıları yapalım. Kırmız kabloyu DC motorun sol tarafına, siyah kabloyu da DC motorun sağ tarafına gelecek şekilde bağlayalım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.1_14.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_6.2_14.jpg

7. Güneş gözesinde bulunan iletken kablolar ile plastik kablo birleştirici arasındaki bağlantıları yapalım. Güneş gözesindeki kırmızı kabloyu sol tarafa, siyah kabloyu da sağ tarafa gelecek şekilde bağlayalım. Güneş gözesini çift taraflı bant yardımı ile tahtanın 45o’lik açı ile kesilen bölümüne yatay olarak sabitleyelim.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.1_17.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_7.2_18.jpg

8. Bu aşamada yel değirmeninin kanatlarını hazırlıyoruz.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_8.1_16.jpg

. Dondurma çubuklarının merkezinde 2 mm çapında, DC motor milinin geçebileceği birer delik açıp delikler üst üste gelecek şekilde çubukları birbirine yapıştıralım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_8.2_13.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_8.3_0.jpg

 

. Keçeli kalem ile çizdiğimiz karton parçalarını dondurma çubuklarına yapıştıralım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_8.4.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_8.5.jpg

 

9. Yel değirmeni pervanesini DC motor miline takalım.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_9.1_4.jpg

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_9.2_4.jpg

 

Düzeneğimiz artık hazır. Güneş ışığının bulunduğu bir alanda düzeneğimizi test edebiliriz.

data-cke-saved-src=http://www.bilimgenc.tubitak.gov.tr/sites/default/files/gorsel_10.1_5.jpg

 

Ne OIdu?

Güneş gözeleri ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren cihazlardır. Güneş ışığındaki fotonlar göze içerisindeki yarı iletken malzemeler tarafından soğurulur. Fotonlar tarafından uyarılan elektronların hareketiyle bir elektrik akımı oluşur. Oluşan elektrik akımı iletken kablolar ile DC motora iletilir. DC motor elektrik enerjisini hareket enerjisine (kinetik enerjiye) dönüştürerek motor miline bağlı olan yel değirmeninin pervanesini döndürür. Güneş gözeleri tarafından üretilen elektrik akım doğru akımdır. Düzeneğimizde birden fazla enerji dönüşümünün gerçekleştiğini gözlemleriz.

 

 

 

Kaynaklar:

 
Yazar Hakkında:
Namdar Gürsönmez
Fen Bilimleri Öğretmeni
İzmir Çiğli-Karşıyaka Aydoğan Yağcı Bilim ve Sanat Merkezi

Fizik-Kimya-Matematik

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde kendi yaptığımız spektroskobu kullanarak ışığı bileşenlerine ayırıyoruz.

Ayın Şifrebilim Sorusu köşesinde Eylül 2020 sorusu yayınlandı.