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影/風力發電機為何3葉片 清大教授為國中生上一課

苗栗縣照南國中科學實驗班下午開班,清大物理系教授戴明鳳以各種科學模型操作,深入淺出引導學生認識能源、發電面面觀。記者胡蓬生/攝影
苗栗縣照南國中科學實驗班下午開班,清大物理系教授戴明鳳以各種科學模型操作,深入淺出引導學生認識能源、發電面面觀。記者胡蓬生/攝影

「風力發電機為什麼用3支葉片?」苗栗縣照南國中這學期首度與國立清華大學普通物理實驗室合作,在校內開設的科學實驗班今天下午「開課」,清大物理系教授戴明鳳和助教團隊以各種精密的科學模型,將能源、發電機、內燃機等電磁及科學運作原理鮮活呈現,學生看得目不轉睛。

竹南鎮照南國中有1435名學生,是縣內學生數最多的國中,校內現有40名數理及語文資優生。照南國中校長吳俊秀指出,108學年新課綱非常強調素養,因此校內嘗試利用彈性課程開辦科學實驗課程,安排生活科技、機器人教學,透過清大普物教育團隊指導,希望讓學生從生活情境中培育各項智能、技能和素養,提升競爭力,實驗課程資優生、一般生都可參加。

下午科學實驗班首日課程安排「能源、發電面面觀」的主題,戴明鳳及教學團隊帶來許多精巧的實驗模型,包括倒開水就可運轉的機具、以酒精燈火力呈現發電機、內燃機汽缸運作原理,進而演變成汽機車、火車等運輸工具,鮮活有趣,吸引學生專注聽講。

戴明鳳表示,實驗課程將指導學生親手繞線圈製作馬達,了解電磁等各項科學運用,以家中電扇扇葉而言,早年的風扇有4個葉片甚至5個葉片,現在大多是3個葉片,雖然葉扇愈大,帶動的力矩愈強,但相對與空氣的摩擦力也愈大,產生更多的熱,並不理想。

至於風力發電機要靠風力帶動葉片旋轉產生電能,扇葉設計細長形,是要讓微風也能推動旋轉且不影響風速,扇葉愈長風場效果愈好,但如設計到5支扇葉,成本、重量都大增,如僅設計2支,風力如不足,可能扇葉連一圈都轉不動,3葉可利用到慣性,是較適切的選擇,竹南地區海上、岸際都有風機可觀察,也能讓學生從生活情境中認識到更多科學原理。

苗栗縣照南國中科學實驗班下午開班,清大物理系教授戴明鳳以各種科學模型操作,深入淺出引導學生認識能源、發電面面觀。記者胡蓬生/攝影
苗栗縣照南國中科學實驗班下午開班,清大物理系教授戴明鳳以各種科學模型操作,深入淺出引導學生認識能源、發電面面觀。記者胡蓬生/攝影
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