#7422-CN

GREEN ENERGY 綠色能源系 列

# 7422

太陽能輕量未來車

8+ 54 年齡

數量

5

模型

目錄 目錄 ........................................... 1

重要資訊...................................... 2 零件表內容................................... 3 太陽能探測車................................ 4 實驗 1.......................................... 6 太陽能汽車................................... 7 實驗 2.......................................... 9 太陽能賽車................................. 10

實驗 3........................................ 12 太陽能風扇................................. 13

實驗 4........................................ 15

太陽能機器人.............................. 16

實驗 5........................................ 16 知識補給站................................. 17

1

安全資訊

››› 警告!本套組不適合3歲以下的幼童使用。 其中包含細小零件可能被幼童吞嚥或吸入， 產生窒息危險。

››› 因內含重要訊息，請將包裝盒與說明書妥 善保存。

››› 請將實驗材料及組裝模型存放在幼童無法 取得之處。

小技巧

竹子的妙用

重要資訊

竹子是一種極為強韌的天然材料。竹棒的粗

細可以有很多種。該材質也容易受到濕度與其 他因素影響。在使用竹棒時，若是有無法將竹 棒順利插入塑膠連結器的情形，請嘗試以竹

棒的另一端插入，或是使用其他竹棒。本套組

內附砂紙。以砂紙磨擦竹棒可以減少竹棒的厚 度，讓竹棒順利插入塑膠連結器。

››› 請在父母或成人監督下進行戶外實驗。戶

扳手

››› 將竹棒插入塑膠零件時請留意。若施力過

以使用扳手。使用扳手較窄的A端可以拔除結

外實驗禁止在街道或馬路旁進行。

度，可能會導致竹棒彎曲、破裂或斷裂，請避 免讓自己受傷。

親愛的父母:

物理是一門刺激又富有多樣性的科學，特別

當你想要拆除模型並組裝下一個模型時，可

合鍵，使用扳手較寬的B端可以拔除活動轉接 鍵與齒輪。

太陽能板使用說明

是當你以有趣的模型實際演示物理法則時。

本套組的太陽能板在輻照度超過650W/m2

以為孩子們帶來樂趣。本實驗套組與作動模

使模型作動。除了在大太陽下產生的太陽能

理解並善用與生活中息息相關的物理現象可

型能帶領您的孩子認識太陽能與能量轉換。 每個模型都需要在組裝過程中逐步調整，對 於剛接觸的孩子需要一點練習與耐心。當孩

子們在組裝模型的過程中遇到困難時，有了 您的幫忙會使他們非常開心。請在每個步驟 中幫助您的孩子。

我們希望您和您的孩子能在實驗、發現與學 習中獲得許多樂趣 ！

(每平方公尺650瓦特)時，能產生足夠的動力 外，甚至連一些室內光源也能讓模型作動。

用不同的光源來實驗看看能不能讓模型動起 來吧!

請詳閱以下提示，以獲得最佳的作動效果: •確認軸能順暢轉動。

•確保路上沒有任何影響模型前進的障礙 物。

•在平坦、平滑的地面上操作模型。 •使用足夠強烈的光源作為動力。

•改變齒輪配置讓轉軸產生最大的動力。

2

零件表內容

你的零件表裡面有什麼零件呢?

1

2

13

21

3

14

4

5

15

6

16

22

1

B-短結合鍵

3

C-雙向轉接鍵

2 4 5 6 7 8 9

10

11

12

13

C-二合一結合鍵 C-2凸單孔轉向結合器 C-繩索固定鍵

C-繩索固定鍵 C-3孔超長條 C-5孔長條II

F-90mm竹棒 F-150mm竹棒

F-棒轉接鍵

F-活動轉接鍵

F-螺旋槳鉤固定器

測試 太陽 能板 3

描述

17

8

18

9

19

23

清單：找零件-檢查-核對 號碼

7

品號

1

7344-W10-C2D

14

F-H型連結器

7061-W10-X1D

16

F-OD45mm螺旋槳

2 1 1 2 4 1 6 1 9 4 2

7061-W10-G1S2 7430-W10-B1S

7410-W10-B1D 7410-W10-B1S

7413-W10-Y1S2 7413-W10-K2D R36#7402-1

R36#7402-2

7388-W10-H2D 7388-W10-H1D 7403-W10-B1D

15 17

18

19 20

21

22

23 24

25

描述

F-150度十字型連結器 F-10T齒輪

F-20T齒輪

F-30T齒輪

C-1V太陽能分離式馬達

F-四軸連結器

C-分離式馬達基座 P-造型塑膠片 C-砂紙

B-扳手

12

25

數量

2

11

20

24

號碼

10

數量

品號

2

7403-W10-B2D

2 4 1 2 1 1 1 1 1 1 1

7403-W10-A2D

7388-W10-L1D

7388-W10-D1S

7422-W10-D1S

7388-W10-E1S 7422-W85-A

7422-W10-B1D

7422-W10-C2D K41#7422-1

E41-18

7061-W10-B1Y

將零件編號20號-太陽能分離式馬達

陽光或是強烈人造光源產生的太陽

動太陽能板，便可以使馬達旋轉。太

中的流動情形。電子是微小且帶負電

放置在陽光下。只要有足夠的光能驅 陽能板(包含太陽能原件與外框)是一

個小型的太陽能系統。此系統能將太

能轉換成電流。而電流是電子在導體 荷的粒子，圍繞著帶正電的原子核。

模型

1

太陽能探測車

3 1

2

Position the motor

馬達配線如圖所示 wire as shown.

12

12

重要資訊! 請勿扭轉、揉捏或拉 扯電線，可能會導致 電線斷裂。

4

150 1 -m50 mmdm ow

小技巧 確認齒輪沒有過度 緊壓於分離式馬達 基座。

el

小技巧

如果竹棒無法順利插入連結器 ，可以使用砂紙磨擦竹棒減少 它的厚度。以砂紙來回摩擦需

11 11

要打磨的部分，並反覆測試竹 棒是否能剛好插入。

90-

5 90-

90 m m m

mm 9

m d

ow

el

0d m

omw

el

小技巧 確保軸能順暢轉動。 齒輪與棒轉接鍵不應 該過度緊壓於分離式 馬達基座。

4

太陽能探測車 模型 1

6

909-

0m

mmm

dow

el

7 8

12 12

11 11

12

12

90-

8

5

小技巧 確保軸能順暢轉動。 軸上的活動轉接鍵不 應該過度緊壓於固定 車軸的棒轉接鍵。

m9m 0m

m

dow

el 11 11

模型

1

太陽能探測車

太陽能板與馬達

太陽能板由太陽能

9

原件組成。當太陽

能原件被強光直射

時，能夠產生電力， 而電力能夠為馬達

el ow m m md

90 -9m0

90 -9m0

m mm d

ow

el

提供動力。

小技巧 請詳閱本手冊第2頁 的太陽能板使用說 明。太陽能板需要 足夠強烈的光源才 能驅動馬達，使車子 移動。

實

驗

大顯身手

10

完成!

1

依照步驟1到步驟10組裝太陽能探測車。 11 組裝完成後，模型的齒輪配置為A:小

型齒輪在馬達轉軸上，大型齒輪在竹 棒上。在有明亮太陽光的平坦地面上 測試模型，並觀察看看。

12 用中型齒輪替換小型齒輪與大型齒輪

(B)。讓模型在與之前相同的狀況下運 作，並觀察看看。

13 修改模型，讓大型齒輪在馬達轉軸

上，小型齒輪在竹棒上。讓模型在與之 前相同的狀況下運作，並觀察看看。

小技巧:請詳閱第2頁的小技巧，使用扳手拆解模型。

A

B

1:3

發生了什麼事

C

1:1

3:1

你使用了三種齒輪比測試太陽能探測車。模型 能夠在A齒輪比(齒輪比1:3)的情況下移動，也

能在B齒輪比(齒輪比1:1)的情況下移動。但模 型卻無法在C齒輪比(齒輪比3:1)的情況下移

動。因為照射到太陽能原件的陽光都是相同 的，所以造成模型作動與否的原因在於齒輪

的配置。A齒輪比提供了較高的扭力(旋轉力 矩)，但會讓轉速下降，而C齒輪比提供的扭 力最小-不足以讓模型移動。

6

太陽能汽車 模型 2

1

2 11 11

90-

重要資訊! 在活動轉接鍵與棒轉 接鍵之間預留1mm 的縫隙，以確保軸能 順暢旋轉。

12 12

12 12

mm

90

AA

mm

el

909- 0 mm mm dow e

x2

×2

3

dow

11 11

l

20 mm 20mm

AB

x2

×2 A

99 0-0mm mm dow

el

40mm 40 mm

11

11

B

A

B

4

12 12

12 12

11 11 11

11

7

模型

2

太陽能汽車

5

11 11

md mm 9900-m

el

ow

11

11

6

7

8

太陽能汽車 模型 2

8

完成! 實

驗

大顯身手

2

依照步驟1到步驟8組裝太陽能汽車。 9

在有明亮太陽光的平坦地面上測試模 型，並觀察看看。

10 使 用一片小紙板蓋住一半的太陽能

板，並小心的用膠帶固定。讓模型在

與之前相同的狀況下運作，並觀察看 看。

11 使 用一片小紙板蓋住整個太陽能

，

並和前面一樣以膠帶固定。讓模型在 與之前相同的狀況下運作，並觀察看 看。

發生了什麼事

在一半的太陽能板被覆蓋住的情況下，你 的模型可能會靜止不動，或是緩慢地向前

移動，而這取決於當時的陽光強度。完全 覆蓋住太陽能板的模型會靜止不動。

陽光照射到太陽能板的表面積與太陽能板 產生的電流大小有著相互關係。當照射的 表面積越小，太陽能板輸出的電流就越

小。這種關係並不一致，舉例來說，當照 射表面積減少一半，不代表模型的性能

會剛好減半。這是因為此系統與馬達連

接，而馬達又帶動了許多齒輪。如果只測 量太陽能板產生的電流，則會看到輸入

9

能量與輸出電流之間存在著直接關係。

模型

太陽能賽車

3

2

1

1 mm 11 11

90-

90 12 12

12 12

3

mm

mm

dow

el

4 12 12

11

el

dow mmm 50-m 1150

12 12

n ut o上 P疊

11 11

5

11 11

90- 9 m0mm dm ow e

l 11

10

太陽能賽車 模型 3

6 l

e dow 0 mm 9m m 0 9

7

11

el

dow

mm 0m

90-9m

模型

太陽能賽車

3

8

9 l

we

dmo 0m 9m m -

90

l

we

dmo m 0m -m9

90

完成! 實

驗

3

發生了什麼事

大顯身手

依照步驟1到步驟9組裝太陽能賽車。

10 由下表中尋找不同的光源，並測試不同

的光源對賽車移動狀態的影響。

晴天的陽光

光源

陰天的陽光

透過玻璃窗的陽光 手機閃光燈的光線 LED燈泡的光線

白熾燈泡的光線 電視螢幕的光線

車子移動 了嗎?

你在許多不同的光照條件下測試了太 陽能賽車。或許你也想到並嘗試了其

他種類的光源。你可能也觀察到，即便 是陰天的陽光，也能比許多人造光源

提供更多的動力。而窗戶的玻璃種類

會影響太陽能原件輸出的動力。透過

雙層玻璃窗或是帶有塗層窗戶的光線 會減少。在經過測試後，你可能成功 使用了部分的燈泡讓太陽能賽車移

動。而電視螢幕的光線絕對無法提供 足夠的動力讓馬達轉動。

12

太陽能風扇 模型 4

2

1 11 11

1 mm

90

md

mm

-m

90

150mm

9

90-m90mmdm owel

el

ow

mmd m

0-9m0

l

e ow

150-mm dowel

11 11

150-mm dowel

11 11

3

4

11 11

11 11

el

ow mdm 9 0m -m 90

12 12

12 12

1 mm

×2

5

el

w do

mmm m90 0

9 11

11

13

x2

6 1111

8

7

模型

4

太陽能風扇

12

1 mm

完成! 翻到下一頁開始實驗，並根據實驗說明，依照下列步驟更換太陽能風扇的齒輪配置。

A

移除扇葉以更換

Remove the blades to

齒輪配置。 change the gearing.

B

1mm 1mm

14

太陽能風扇 模型 4

C

完成!

實

驗

大顯身手

4

依照步驟1到步驟8組裝太陽能風扇。 9

在有陽光的戶外測試組裝好的太陽能

風扇(齒輪比1:3)。

10 依 照步驟A到步驟C將齒輪比由1:3更

換至1:1。讓模型在與之前相同的狀況 下運作，並觀察看看。

11 修改模型，將大型齒輪安裝在馬達轉

軸上；小型齒輪安裝在竹棒上(齒輪比 為3:1)。讓模型在與之前相同的狀況 下運作，並觀察看看。

15

發生了什麼事

風扇扇葉在齒輪比1:1時會轉的比齒輪比

1:3還快。而在齒輪比3:1的風扇扇葉又轉

的比齒輪比1:1還快。在實驗一提到，齒輪 比3:1無法提供足夠的扭力讓太陽能探測 車作動。但因為扇葉的重量非常輕，所以

3:1的齒輪比能夠提供足夠的扭力讓扇葉

旋轉。讓整台車橫越地面的扭力遠大於只 讓扇葉在空中無阻力旋轉的扭力(不計算 風阻的情況)。

1

11 11

模型

2

太陽能機器人

5

mm9 0 dom wm el

9012 12

11

11

5

12

重要資訊! 在活動轉接鍵與棒轉 接鍵之間預留1mm 的縫隙，以確保軸能 順暢轉動。

3

11 11

90mm

90-mm dowel

11 11

90-

m9m 0dmo w me

l

6 4

11 11

7

實 驗 5 8

設置一個斜面(坡道)

，並測試你的太陽能 機器人是否能爬上

坡道，以及它可以爬 12 12 12 12

上坡道的坡度上限。

完成!

16

知識補給站 !

從太 陽獲 得的 能量

與利用的能量。太陽是一顆 距離地 「太陽能」指的是我們能夠從太陽輻射中取得 能仍然對我們的生活產生巨大的影 球1.5億公里的恆星。儘管距離這麼遙遠，太陽

響:沒有太陽，生命就無法存活! 感受到太陽能有多麼的強烈。但請 只要在仲夏的大晴天中待上一段時間，你就可以 廠，所以才能放出如此強烈的能 小心—別讓自己曬傷。太陽就像一 個巨大的核電 合在一起。就算在太陽的表面，也 量。太陽的內部熱到連構成所有物質的原子都融 之不竭的能量，這些能量以輻射的 有高達攝氏5500度的高溫。而核融合能產生取 地表，例如光。 形式傳送到外太空，而有些以電磁波的形式進入

驚人的儲能方式

每年進入地球的太陽能約有 1,500,000,00 0,0 00,000 ,00 0千瓦˙小時，這相當於 全 人類 能源消耗的10,0 00倍 （截至2010年），非常難 以令 人想像。相較 之下，獨立住 宅中的三人家庭每年所 消耗 的平均電力為 4,0 00千瓦˙小 時，這只佔了進入地球太 陽能的一小部分。

然而，太陽能有一大部分在 大氣 層中損失了，因為大 氣 層會「吞噬」或反射太陽能 。即使如此，剩下的太陽能 就足 夠讓 我們轉換 成電能了 。 太陽輻射:342W/m2

被大氣層吸收:67W/m2

W/m2=瓦特/每平方公尺

17

被大氣層反射:77W/m2

被地面反射:30W/m2

被地表吸收:168W/m2

知識補給站 !

太陽能原件的原理

本實驗套組中的太陽能原件主要由一種被稱為矽的特殊半金屬組成。世界上每

十個太陽能原件中就有九個是由矽製成，它也是電腦晶片中的主要材料。矽原子

中的電子(繞行原子且帶負電荷的微小粒子)因流動而導致的電荷變化，被稱為電

流。若需要發電，就必須使電子移動，在光線照射到矽上時會自然發生。光的粒

子，又稱為光子，能夠使矽原子中的電子脫離(1)。但 脫離的原子如何知道移動的

方向呢?是像馬達一樣以電線導入嗎?這就與矽的結構以及太陽能原件的設計有

關了。因為電力會在太陽能原件中產生，因此矽的導電性會變得十分重要。矽是

一種半導體。在製造過程中可以 加入其他元素(例如磷)變成半金屬。在太陽能原

件中，兩種不同的矽會像三明治一樣被夾在一起(2)。這導致脫離的額外電子(3)

會往特定方向移動。在光線中的所有電子都會通 過導體(4)。然而，該導體並不

缺乏電子，所以需要「清空」另一邊，形成電路(迴路)，使電流通過(5)。

Si

Si

Si 3

Si

P

Si

矽原子

電子

額外電子 磷原子

Si

Si

太陽光(光子)

保護層

n型半導體

p型半導體

2 電流

1

5

Si

4

電子

導體

18

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