#7346 lg

# 7346-LG 142 件/組

任意組裝 任意組裝

页序 目录与产品特色

P1

给家长的建议欲与安全注意事项

P2

零件表

P3

认识太阳

P4

太阳能的发展历史

P5

全球暖化现象

P6

太阳能电池原理、太阳能电池材料种类

P7

太阳能光电系统

P8

模型 1 直升机

P9-12

模型 2 机器人

P13-16

模型 3 月球车

P17-20

模型 4 锹形虫

P21-24

模型 5 螳螂

P25-29

太阳能的未来与发展

P30

产品特色 ˙ 智高新推出的太阳能实验组，全新设计，带给你全然不同的视觉享受。

设计 ˙ 智高这次采用了全新的色彩设计，绿色的积木颠覆了之前传统色群的积木，拟真出昆虫的外貌，给你耳目一新 的感受。 ˙ 马达与齿轮的创新设计，让模型仿真出昆虫行动的效果。 ˙ 新型高效能太阳能充电电池盒，可以切换充电 / 放电模式。 ˙ 40 倍马达，加上新颖的太阳能板设计，能够提供 3 伏特的电压，才能够驱动这么大体积的模型，是太阳能积木 的崭新突破。 ˙ 太阳能板与电池盒的连接更便利，只需一个插头，就能在夜晚利用一般电池驱动你的模型。

学习 ˙ 30 页的彩色说明书内除了详细的组装步骤外，还有物理原理及科学应用。 ˙了解太阳能的发展与应用，刺激孩子对地球如何永续经营的好奇与关心。 ˙ 太阳能动力与马达的结合，进一步了解为什么模型经过太阳的照射就可以动。 ˙ 各式各样不同的模型，刺激孩子无边的想像力与创造力。

创新 ˙ 智高有别人没有的想象力，创造出仿真的昆虫活动，利用太阳能为动力来驱动所有的模型。甚至，孩子透过学 习后可以加入自己的经验与想法，引导孩子拥有自己独特的企图心与创意思考，组装出独一无二的模型，让孩 子玩得开心，也玩得安心。

1

给家长们的建议 ˙ 请详读教学手册内的安全注意事项。建议您可以依照说明书里面的步骤组装模型。很快您就可以知 道如何组装零件并且如何组装自己所想要的各种模型。 ˙ 本产品适合八岁以上的儿童，其最大的特色是在创造精巧及有趣的模型的过程中，学习到齿轮传动 的概念，及太阳能动力的原理。 ˙ 开始组装模型之前请告诉您的孩子一些电池的注意事项极可能发生的危险。 ˙ 请勿将电线或其他配件插入家用插座，这会造成极度的危险。这个模型只适合使用可充电电池与一 般电池。

安全注意事项

清洁方式

˙ 请勿将太阳能活动板长时间曝晒于高温灯泡下以避

˙ 仅可以使用稍微沾湿的抹布擦拭。

免芯片短路。 ˙ 请勿使用清洁剂。 ˙ 请准备 60 瓦以上之灯泡让孩子使用（一般手电筒无 法达到标准），或于晴天在户外有阳光之区域玩耍。 ˙ 勿使用一般的干电池充电。 ˙ 勿将不同种类的电池或新、旧电池混和使用。 ˙ 只使用建议或类似种类的干电池。 ˙ 必须注意电池的正、负极性。 ˙ 不能使电池的正、负极短路。 ˙ 用完的电池必须从电池座内取出。 ˙ 当电池没电时，请遵照电池上的指示作废弃物回收。 ˙ 请注意充电电池内所附的警告说明及充电时间。 ˙ 移出或放入电池时，请先关上开关。

˙ 如果长时间不使用的话，请将电池取出。

注意 不正确的使用电池可能会产生漏电的现象，这有可能 造成电池周边环境的损害、火灾的可能性及人员的伤 害。

警告 这组玩具并不适合 3 岁以下的幼儿使用，其中包含小 朋友可能吞食的细小零件。请将玩具放在幼儿无法取 得之处。

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零件表

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认识太阳 我们都知道，生物赖以为生的三种元素就是：「太阳」、「空气」、「水」。我们生活的地球所位于的这个星系 称为太阳系，而太阳就是整个星系中心的恒星。 中心（绝对温度一百五十万度）

太 阳 的 直 径 大 约 是 1,392,000 6 （1.392x106 ）公里，相当于地球 直径的 109 倍，是一个组成元素几 乎就是热电浆与磁场交织的球体，

辐射层

30

质量大约是 1.987x10 kg（相当于 地球的 330,000 倍）。以化学成分

对流层

来看，太阳质量的大约四分之三都 是氢气，而剩下的四分之一几乎都

光球层

是 氮， 其 他 的 重 元 素 质 量 皆 少 于 2％，包含氧、碳、氖等等。太阳的 表面温度大约接近 6000° C，它的 能量来自于氢融合成氦的核融合反 应。太阳的核心每秒钟燃烧 6.2 亿 吨的氢。（图 1）

日冕

图1

春分（約 3 月 21 日）

冬至（約 12 月 22 日）

太阳光中的能量透过光合作用等方式滋 养着地球上所有生物的生长，也支配着 地球的气候和天气。（图 2） 以平均距离算，光从太阳到地球大约需 要经过 8 分 19 秒。太阳一直以来都深深 影响着地球，在许多文化里都可以看到 人类将太阳当作神来崇拜。 对太阳的正确科学知识是一直到 19 世纪 初，才有科学家对太阳的物质组成和能 量来源有稍微的认识。一直到今天，人 类依然在试图更了解太阳，有关太阳活

夏至（約 6 月 22 日） 秋分（約 9 月 23 日）

动机制的方面，还有大量的未解之谜等 待着人类来破解。

图2

4

太阳能的发展历史 由于太阳是这么一个质量巨大的星体，它所产生的能量也是超越我们想象的。从有人类的历史以来，我们就一直尝 试运用各种能源，火是据说人类最早能自由控制的能源。人类用火来照明、煮食等等，或甚至可以用来阻退敌人， 但最初人类由大自然中取得火，却不知道如何自行生火。后来随着时代的演变，如今我们已经很容易就可以从打火 机、火柴、瓦斯炉来生火了。进一步的，我们开始思考太阳的热能可以让我们运用在什么其他的地方。 其实从 19 世纪早期开始科学家就 发现了由光产生电的现象（即为俗 称的光生伏打），然后就一直致力 于 太 阳 能 电 池 的 发 明， 一 直 到 在 1954 年美国的贝尔实验室发明了 第一块有实际应用价值的太阳能电 池之前（图 3），许多的科学家都 做了无数次失败的实验与尝试，如 1883 年制造出来的第一块太阳能电 池，其效率只有 1％。 1950 年代开始，随着对半导体物理 性质的认识加深，以及加工技术的 进步，太阳能电池随着科技的脚步 也慢慢的开始被广泛的运用。 贝尔实验室发明了第一块有实际应用价值的太阳能电池

图3

直至今日，在美国、日本、以色 列、澳洲等国家都大量的使用太 阳能装置，许多国家的政府也提 倡绿色环保，并推出许多太阳能 补助项目。 例如住家铺设太阳能板可以得到 政府的补助，而且由于太阳能板 可以蓄电，每个月若有储存多余 的电力时，电力公司还会跟你买 下这些多余的电力，让你赚钱。

图4

5

世界龙头科技大厂纷纷建立太阳能电厂，打造再生能源供电系统

全球暖化现象（Global warming） 其实人类会开始想要发展太阳能，最主要的原因就是由于全球的暖化现象日益严重。全球暖化是源自于温室效 应，而什么是温室效应？ 温室是在农业中常被用来维持温 度的空间，让植物能在控制的温

玻璃阻隔热能

度下生长（例如在寒带地区想种 植热带植物时，就需要温室）。 地球的大气层就扮演温室的角色， 当太阳光辐射的光与热反射回太 空时，大气层中的气体会吸收这

太阳光辐射

些光和热，而被大气层包裹住的 地球，就可以保持在一定的温度。 大气层中这些会吸收光与热的气 体，我们就称为「温室气体」。 地表反射热能 图5

图6 而全球暖化现象就在于，人类制造 了过多的温室气体，这些气体主要 有二氧化碳（CO 2 ）和水蒸气，还 包括甲烷 (CH 4 )、氟氯碳化物类 ( 含 CFCs、HFCs 及 HCFCs)、 全 氟 碳 化

氢氟碳化物 氧化亚氮

物 (PFCs)，及六氟化硫 (SF 6 ) 等。 当工业革命之后，温室气体的排放 量急速增高，导致地球温度的上升 速度是一百年前的双倍以上，这些 都是源自于人类的活动，如燃烧化 石燃料及大量砍伐树林等等。 甲烷 二氧化碳

现今人类发展所有绿色能源（包含太阳能、水力、风力、地热等等发电），就是希望能够取代目前所使用的传统能源， 并解决全球的暖化现象。（绿色能源最主要的特色就是不会排放温室气体）

6

太阳能电池原理 太阳能电池是利用硅（Si）为主的半导体材料，作为晶体管及集成电路组件，利用光伏特效应（photovoltaic effect）技术（有光线照射就可产生电力）。电池的基本结构是 P 型与 N 型的半导体连接而成的，我们称这种 结构为一个 PN 接面。 由于有效载子浓度不同，在 PN 接 合处会产生一个由 N 流向 P 的电 场，当光子被半导体吸收时，所

太阳能

产生的电子会受电场作用而移动 至 N 型，而电洞则移动至 P 型，

电极

被两侧的电极所收集，接线之后 就可以产生电力。（图 7） N 型半导体 太阳能电池产生的电是直流电， 所以当要提供电力给家用电时， 都需加装逆变器才能加以利用。

P 型半导体 反射防止膜

电流

电极

图7

太阳能电池材料种类 太阳能电池的材料种类可分为：硅晶、 化合物半导体、有机半导体，主要的硅晶

单晶矽

还能再分为：单晶矽、多晶矽以及非晶矽。 （图 8） 此图为较具代表性的太阳能电池制造方 法。单晶硅是最早被发明出来的太阳能电 非晶矽

多晶矽

池，但缺点是制造方面复杂且成本也高。 后来开发的多晶硅半导体虽然转换的效率 比较低，但成本也相对低许多。 目前市面上主要还是这两种为主，而非晶 硅太阳能电池是目前最新的技术，制造所

图8

花费的能源、材料、成本等等都大幅降 低，被期待是更具有低成本特色的太阳能 电池。

7

太阳能光电系统 一般来说太阳能家用光电系统可以根据与商用电力系统间的关系做大致上的区分，与商用电力系统完全无关， 不需要其他补助电源的系统称为「独立型系统」，一般适用于一些偏远地区，很难架设电线的地方，或是必 须花费柴油发电等燃料运输成本的地 方来说，独立型系统都是相当有利的 系统。 太陽能光電模組

在日本，太阳光电系统已成为住宅用 的核心系统，并且已渐渐普及。 （图 9） 新設雙向電表

太阳能光电系统适合在日照充足的地 区，你觉得在地球上哪些地区最适合 呢？

家電負載

家用光电系统 Q 与 A

即設電表

Q: 一般透天住宅的屋顶可装设多大 容量的太阳光电发电系统 ?

A: 若使用单晶或多晶模块产品，在 图9 平屋顶设置条件下（须考虑太阳光电 模块前后排列），通常 1 千瓦 (kWp) 的太阳光电系统约需 10 平方公尺 ( 约 3 坪 ) 的设置面积，在斜屋顶设置条 件下，则约为 7~8 平方公尺。选择不同转换效率的模块产品，亦会影响可装设的系统容量；相同面积下，使用 较高转换效率的模块产品，可装设的系统容量会较大。

光触媒 光触媒 正孔

有害 有机化合物

电子

CO 2

陽光紫外線 分解

光触媒指的就是碰触到「光」的媒 介，它是一种具有促进化学反应效 果的物 质， 所以也称 光催化。（ 图 10） 在科学界里一直都是各国争相研究的 题目，也出现了各式各样的紫外线反

分解

应性氧化物半导体，大家都在研究什 么样性质的媒介才能有最大的功效。

H 2O

常用的光触媒有磷化镓 (GdP)、砷化 镓 (GdAs)、氧化锌（ZnO）等等，但 最常被使用的始终是二氧化钛 (TiO 2

圖 10

)。因为二氧化钛 (TiO 2 ) 的氧化能力 强、化学性安定又无毒。二氧化钛是

一种半导体，分别有金红石型（Rutile）、锐钛矿型（Anatase）与板钛矿型（Brookite）等三种结晶结构，但其中只有 锐钛矿结构具有光触媒特性。但反应速度要有理想的效果，还需要透过奈米科技的制作。

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直升机 模型 1 所需零件 1

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1 直升机

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直升机

模型

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模型

1 直升机

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完成 电池盒组装

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机器人 模型 2 所需零件 1

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模型

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机器人

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机器人 模型 2

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模型

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机器人

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完成

电池盒组装

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月球车 模型 3 所需零件 1

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共两组

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模型

3 月球车

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共两组

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月球车 模型 3

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模型

3 月球车

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完成

电池盒组装

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锹形虫 模型 4 所需零件 1

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模型

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锹形虫

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锹形虫 模型 4

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13 共两组

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模型

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锹形虫

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完成

电池盒组装

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螳螂 模型 5 所需零件 1

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把 20 公分管子剪成两段 10 公分

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共两组

模型

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螳螂

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螳螂 模型 5

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C 孔C Hole

14共四组

C 孔C Hole

15共四組

16共两组

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模型

17 共两组

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螳螂

俯视图

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螳螂 模型 5

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完成

电池盒组装

1

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太阳能的优点与未来的发展 综合以上的理论看来，太阳能光电系统势必是未来能源的趋势。因为太阳是人类永 久性的能源，取之不尽、用之不竭。 最明显的优点如： 一、太阳能是到处都有的，不需成本 二、太阳能不会带来污染，不会排出污染的物质 三、太阳能不像核能发电有放射或核爆的危险性 但是太阳能也有还无法克服的困难，这些困难也是目前太阳能还无法普及的最大原 因，需要科技一步一步的克服。如； 一、太阳能板的装置占有相当大的面积。由于太阳光的面积大，能量密度低，非常 的分散，所以要搜集足够利用的能源相对需要面积够大的面板。 二、太阳能会受气候以及天色的影响。例如到了晚上，太阳已经消失的时候，使用 太阳能家电就势必要有储存装置，不然到了晚上家电都无法使用了。但这种储存装 置就增加了技术及成本上的 负担。 三 . 虽然太阳能本身是不会 制造任何污染，但太阳能板 的制作需要纯度极高的半导 体，制作这些半导体需要消 耗很大的能量，过程中也会 产生污染。 结论： 整体来说，太阳能发电是一 种势在必行的方向，但目前 科技上还有很多要突破的瓶 颈，有待未来的科学家来创

球形玻璃太阳能发电机

新，带领人类走向未来的绿

作为一款支持「电迁移」（Electro-

能新领域！

mobility）独立式充电站，发电机采 用了球形透镜和特殊的几何结构， 以便能够比现有的光电平板提升 35% 的能源利用效率。

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