抽象到直觀：能量轉換演示器

蔡禹恩

能量轉換是物理學中非常重要的一個概念，這個概念是說能量不會憑空消失，而是從一種形式轉換為另一種形式。這個概念向我們展示了大自然的神奇。但是，能量轉換這個概念很抽象，不好掌握，于是我想，能不能設計一個能量轉換演示器，把抽象的知識通過一些直觀的實驗演示出來，幫助同學們理解呢？

我與同學及物理老師進行了交流，咨詢他們的意見。大家都覺得設計一個學習演示教具非常必要，用直觀的實驗表現抽象概念，效果會很好。

交流之后，我下決心制作能量轉換演示器，演示幾種典型的能量轉換方式。

確定了目標，我就開始翻閱資料，并到網上搜索各種技術信息。我發現，生產生活中有很多能量轉換的例子，例如，風力發電、太陽能發電等，這些例子給了我很大啟發。

首先，我制作的是風力發電裝置。

我最初設計的風力發電裝置，主要由小型風力發電機、風扇和燈泡組成。根據法拉第電磁感應定律，當風扇在風力作用下帶動電機轉子轉動時，電機會產生電流，繼而點亮小燈泡，風能轉化成電能的現象就得到了演示。

組裝測試后我發現，由于風力大小無法保持恒定，輸出的電壓不穩定，于是我又是請教老師，又是查閱資料，尋找保證輸出電壓穩定的方法。通過反復嘗試，我在導線輸出端安裝了一個整流橋，將電壓整合穩定后輸出，最終保證了電壓正常輸出。

風力發電裝置設計完成后，我感覺只演示一種能量轉換方式過于簡單，于是又設計了一套光能轉化成電能的裝置。

這部分由光能電池板、整流橋和燈泡組成。我在設計時也考慮到輸出電壓不穩定因素，所以同樣加裝了整流橋。這樣一來，光照射到光能電池板上會產生電流，經過整流橋后則生成穩定的輸出電流。

接下來，我又設計了一套新的裝置。這套裝置是運用電磁學知識設計出來的，在結構上借鑒了汽車發動機。這套裝置能將電能轉化為動能，當它運轉時，信號燈亮起作為顯示。

三次設計完成后，我又請教了老師。老師肯定了我的設計，并建議我將三種能量轉換裝置組合在一起，這樣在課堂教學中展示和講解起來更方便、更全面。

接受了老師的建議，我開動腦筋，嘗試將三種演示裝置組合在一起。功夫不負有心人，組合工作取得了成功，經過測試，效果非常好。

在整個研制過程中，我遇到了不少困難，但都克服了。通過這次研究，我的動手能力增強了，對學習、應用科學更感興趣了。我想，只要勤于思考，敢于實踐，每一件看似普通的改進和創造都能成為了不起的科研成果。