ชุดสาธิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากไดนาโมจักรยาน

วัตถุประสงค์

เพื่อศึกษาการเปลี่ยนรูปพลังงานกลเป็นพลังงานไฟฟ้า โดยใช้ไดนาโมจักรยาน

ทฤษฎี

ไดนาโม คือ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าชนิดหนึ่งซึ่งสามารถเปลี่ยนพลังงานกลให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ผลงานของ Michael Faraday (ไมเคิล ฟาราเดย์) จากหลักการที่ว่า “กระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำเกิดจากการเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กที่ผ่านขดลวด” ซึ่งไดนาโมมีส่วนประกอบสำคัญ ได้แก่ ขดลวดตัวนำและแม่เหล็กถาวร

รูปที่ 1 ตัวอย่างการทดลองการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าตามหลักการของฟาราเดย์

ไดนาโมจักรยาน

เนื่องจากจักรยานไม่มีไฟส่องทางเหมือนจักรยานยนต์หรือรถยนต์ที่มีแบตเตอรี่ และจากหลักการเปลี่ยนพลังงานกลไปเป็นพลังงานไฟฟ้าของไดนาโม จึงสามารถนำมาปรับใช้กับจักรยานได้ เพราะเมื่อปั่นจักรยานจะทำให้ได้พลังงานกลจากนั้นจะไปหมุนไดนาโมที่ภายในมีแม่เหล็ก ทำให้มีเปลี่ยนแปลงสนามแม่เหล็กผ่านขดลวดแล้วเกิดกระแสไฟฟ้าเหนี่ยวนำขึ้นในขดลวดตัวนำ  ตามหลักการของไมเคิล ฟาราเดย์ และทำให้อุปกรณ์ไฟฟ้าหรือหลอดไฟที่เชื่อมต่อกับไดนาโมนี้ส่อสว่างได้ โดยกระแสไฟฟ้าขึ้นกับความเร็วรอบของการปั่น สังเกตได้ความความสว่างของแสงไฟ

รูปที่ 3 จำลองส่วนประกอบของไดนาโมจักรยาน
[ที่มา: http://www.physicsinfo.co.uk/?page=view&id=106]

อุปกรณ์การทดลอง

1. ไดนาโมรถจักรยาน 1 ลูก
2. ล้อหมุนต่อสายพานกับหัวไดนาโม
3. หลอดไฟฟ้าพร้อมสวิตช์ ปิด-เปิด
4. สายไฟฟ้าต่อเชื่อมไดนาโมหลอดไฟฟ้าและสวิตช์เป็นวงจร
5. แจ็คเสียบพร้อมปลั๊ก

รูปที่ 4 ชุดสาธิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้าจากไดนาโมจักรยาน

วิธีการทดลอง

1. เสียบแจ๊คสายไฟฟ้าจากไดนาโมจักรยานเข้ากับปลั๊กที่เชื่อมต่อไปยังหลอดไฟและสวิตช์ ดังรูปที่ 4
2. เปิดสวิตช์หลอดไฟใช้ 1 หลอด จากนั้นหมุนล้อที่มือหมุน โดยค่อย ๆ เพิ่มความเร็วของการหมุน พร้อมสังเกตความสว่างของหลอดไฟและบันทึกผล
3. ทำการทดลองซํ้าในข้อที่ 2 แต่เปิดสวิตช์ของหลอดไฟเพิ่มเป็น 2 หลอด และ 3 หลอดตามลำดับ
4. บันทึกผลและสรุปผลการทดลอง

สรุปผลการทดลอง

ความเร็วในการหมุนวงล้อจะสัมพันธ์กับกระแสไฟฟ้า(ยิ่งหมุนเร็วขึ้นกระแสไฟฟ้าก็ยิ่งมากขึ้น ทำให้สังเกตได้ว่าหลอดไฟฟ้าสว่างมากขึ้น)
ความสว่างของหลอดไฟฟ้า นอกจากจะเปลี่ยนไปตามความเร็ว ในการหมุนแล้ว ยังเปลี่ยนไปตามจำนวนหลอดไฟฟ้าที่ใช้ด้วย คือ หากเปิดสวิตช์ไฟ 1 หลอด ไฟนั้นจะสว่างกว่าเปิดสวิตช์ไฟ 2 หลอด และหากเปิดสวิตช์ไฟ 2 หลอด ไฟนั้นจะ สว่างกว่าเปิดสวิตช์ไฟ 3 หลอด (ใช้หลอดน้อยความสว่างยิ่งมากเมื่อความเร็วในการหมุนคงที่)

ชุดสาธิตเครื่องกำเนิดไฟฟ้า จากไดนาโมจักรยาน