Les humains utilisent l'énergie hydraulique depuis des milliers d'années, mais la découverte de la façon d'exploiter l'énergie électrique grâce à des générateurs électriques à la fin des années 1800 a donné naissance à l'électricité produite par l'eau. Les barrages hydroélectriques alimentent les maisons, les écoles, les usines et les entreprises en faisant tourner de grandes turbines qui produisent de l'électricité. Un élève de cinquième année qui s'intéresse aux ressources énergétiques vertes peut construire un hydrogénérateur miniature pour un projet scientifique avec de l'électricité produite à l'eau.
Recherche
Les bons scientifiques commencent par découvrir ce que d'autres scientifiques avant eux ont déjà découvert. Lisez des livres, des articles et des études sur l'histoire de l'énergie hydraulique et la science derrière l'électricité produite par l'eau. Formulez une question telle que « Combien de volts d'électricité faut-il pour faire fonctionner une petite charge, comme une ampoule ou une horloge de voyage? » ou « Quelle puissance de courant produit un seul rotor? »
Hypothèse
En tenant compte de vos recherches, faites une supposition éclairée quant à la réponse à votre question. Écrivez une hypothèse telle que "Un moteur à courant continu de 3 volts produira une charge électrique suffisante pour éclairer une ampoule miniature." Énoncez l'hypothèse en termes mesurables que vous pouvez prouver ou réfuter avec essai.
Procédure de test
Construisez un générateur d'eau et attachez-le à un multimètre ou à une petite ampoule (ou à une autre charge basse tension) pour mesurer vos résultats par rapport à votre hypothèse. Prenez des photos ou une vidéo de chaque étape. Une conception de générateur simple consiste à faire glisser un cylindre de liège sur le bras rotatif d'un moteur de loisirs à courant continu basse tension (disponible dans les magasins de loisirs). Casser les extrémités de la cuillère de plusieurs cuillères en plastique et pousser les extrémités émoussées dans les côtés du bouchon pour former une turbine. Fixez le moteur à une extrémité d'une tige en bois pour une poignée, en laissant la lame en rotation pendre sous le bord inférieur. Attachez les câbles à pince crocodile au moteur et à un multimètre ou à une petite charge. Allumez le moteur et abaissez la lame dans un bassin d'eau, en gardant le corps du moteur au-dessus de la ligne de flottaison. Lisez la tension de sortie sur le multimètre ou vérifiez si la charge fonctionne. Vous pouvez également essayer de relier plusieurs turbines à moteur ensemble pour savoir combien de volts vous pouvez produire avec une chaîne de générateurs, ou combien de volts il faut pour faire fonctionner d'autres charges. Pour les étudiants qui souhaitent relever un plus grand défi, Green Learning Canada fournit des instructions détaillées sur la façon de concevoir une hydrogénérateur plus complexe.
Résultats
Comparez les résultats avec l'hypothèse. Faire des tableaux et des graphiques des données de test. Déterminez si vous avez prouvé ou infirmé votre hypothèse. Rédigez un résumé de la recherche de base, de la question, de l'hypothèse, des tests et de l'explication scientifique des résultats. Disposez les images, les tableaux, les graphiques et les résumés écrits soigneusement par ordre chronologique sur un tableau d'affichage à trois volets pour l'expo-sciences. Organisez une démonstration de votre expérience sur votre table d'exposition ou montrez une vidéo du processus de test à l'expo-sciences.