Inhalt
Der Mensch nutzt seit Tausenden von Jahren Wasserkraft, aber die Entdeckung, wie elektrische Energie Ende des 19. Jahrhunderts durch elektrische Generatoren genutzt werden kann, führte zu wassererzeugter Elektrizität. Wasserkraftwerke treiben Häuser, Schulen, Fabriken und Unternehmen an, indem sie große Turbinen drehen, die Strom produzieren. Ein Fünftklässler, der sich für grüne Energieressourcen interessiert, kann einen Miniatur-Wasserkraftgenerator für ein wissenschaftliches Projekt mit wassererzeugtem Strom bauen.
Forschung
Gute Wissenschaftler beginnen damit, herauszufinden, was andere Wissenschaftler vor ihnen bereits entdeckt haben. Lesen Sie Bücher, Artikel und Studien über die Geschichte der Wasserkraft und die Wissenschaft hinter wassererzeugter Elektrizität. Formulieren Sie eine Frage wie "Wie viel Volt Strom wird benötigt, um eine kleine Last wie eine Glühbirne oder eine Reiseuhr zu betreiben?" oder "Wie stark ist der Strom, den ein einzelner Rotor erzeugt?"
Hypothese
Machen Sie unter Berücksichtigung Ihrer Recherchen eine fundierte Vermutung zur Beantwortung Ihrer Frage. Schreiben Sie eine Hypothese wie: "Ein 3-Volt-Gleichstrommotor erzeugt eine ausreichende elektrische Ladung, um eine Miniatur-Glühbirne zu beleuchten." Geben Sie die Hypothese in messbaren Begriffen an, die Sie beim Testen beweisen oder widerlegen können.
Testverfahren
Bauen Sie einen Wassergenerator und befestigen Sie ihn an einem Multimeter oder einer kleinen Glühbirne (oder einer anderen Niederspannungslast), um Ihre Ergebnisse anhand Ihrer Hypothese zu messen. Machen Sie Fotos oder Videos von jeder Etappe. Eine einfache Konstruktion des Generators besteht darin, einen Korkenzylinder auf den rotierenden Arm eines Niederspannungs-Gleichstrom-Hobby-Motors (erhältlich in Hobbygeschäften) zu schieben. Brechen Sie die Schaufelenden von mehreren Plastiklöffeln ab und drücken Sie die stumpfen Enden in die Seiten des Korkens, um eine Turbine zu bilden. Befestigen Sie den Motor an einem Ende einer Holzstange als Griff, und lassen Sie die Spinnklinge unter der Unterkante hängen. Befestigen Sie die Krokodilklemme am Motor und an einem Multimeter oder einer kleinen Last. Schalten Sie den Motor ein und senken Sie die Klinge in ein Wasserbecken, wobei sich der Motorkörper über der Wasserlinie befindet. Lesen Sie den Spannungsausgang am Multimeter ab oder prüfen Sie, ob die Last funktioniert. Sie können auch versuchen, mehrere motorbetriebene Turbinen miteinander zu verbinden, um herauszufinden, wie viele Volt Sie mit einer Kette von Generatoren erzeugen können oder wie viele Volt für den Betrieb anderer Lasten erforderlich sind. Für Schüler, die eine größere Herausforderung suchen, bietet Green Learning Canada detaillierte Anweisungen, wie ein komplexerer Entwurf für einen Hydrogenerator erstellt werden kann.
Ergebnisse
Vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Hypothese. Erstellen Sie Diagramme und Grafiken der Testdaten. Bestimmen Sie, ob Sie Ihre Hypothese bewiesen oder widerlegt haben. Schreiben Sie eine Zusammenfassung der Hintergrundrecherche, der Frage, der Hypothese, des Testens und der wissenschaftlichen Erklärung für die Ergebnisse. Ordnen Sie die Bilder, Diagramme, Grafiken und schriftlichen Zusammenfassungen in chronologischer Reihenfolge auf einer dreifachen Anzeigetafel für Wissenschaftsmessen an. Stellen Sie eine Demonstration Ihres Experiments auf Ihrem Anzeigetisch auf oder zeigen Sie ein Video des Testprozesses auf der Wissenschaftsmesse.