[科普中国]-风车发电的奥秘

风车发电的奥秘古人利用风车来抽水、磨面，用风帆行船，“呼风”可以“换电”吗？科学实践证明，利用风能可以发电，并且它不需要燃料，也不会产生辐射或空气污染。

风能“变身”电能需要什么道具？

自然界的风，来无影去无踪。在太阳光的照射下，各个地方的空气因受热不均匀而发生流动，便产生了风，风能实际上就是空气的动能，是一种取之不尽的能源。

风能变成电能的原理很容易理解，就是把电风扇的原理反过来。我们知道电风扇通电后，在电动机的作用下，电能转化为动能，风扇叶片转动起来，风就产生了。而风力发电的顺序是相反的，风吹动发电机的叶片，使之转动，叶片带动发电机把风能转化为电能。

风力发电所需要的装置，叫做风力发电机组，包括风轮、发电机和铁塔三部分。风轮由两只或更多只叶轮组成，当风吹来时，叶轮驱动风轮转动，把风的动能转变为机械能，再通过发电机把机械能转变为电能。铁塔修建得比较高，它是支撑风轮和发电机的构架。

大家会注意到，大部分风力发电机都是三个叶片在转动着，这是为什么呢？其实，科学家们做了很多复杂的理论计算和风洞实验，来确定发电机叶片的形状和叶片的个数。实验证明，风轮的叶片不是越多越好，三叶风轮与两叶风轮相比，运转时的平衡性更好。与多叶风轮相比，三叶风轮的优点是轮叶自重较轻、叶片长度较长。综合多种因素考虑，三叶风轮具有比较好的性能，风能利用率也比较高。

三叶风力发电机

可以“发电”的风筝

最简单的风筝，是由小棍、细绳和彩纸扎成的花花绿绿的儿童玩具。能“发电”的风筝当然不是我们平时玩的风筝，这些发电风筝是比较特殊的，上面安装着多种传感器，采用高强度的轻质材料制成，面积大、重量轻、抗风能力强。

风筝飘在天空时，几乎垂直于风向，从而产生了最大的上升拉力，这种拉力就作用在放风筝的绳索上，然后绳索拉动固定在地面上的转盘转动，此时转盘带动发电机发来。

根据记载，早在十九世纪初就有人用大型风筝来拉小火车，但是人们在1980年前后才开始着手研究风筝发电的可能性。如今，各个国家的科研人员正在努力让风筝发电，使它成为高空风力发电的平台。风筝发电系统很复杂，比如，风筝将高空的风能转化为机械能的同时，也是保持系统稳定的平衡器，但平衡运动与做功运动相互影响，因此设计出平衡与做功的最佳控制模式有很大难度。另外，碰到雷雨天气，电站容易被“顺绳索而下”的雷电击毁。我们相信，在可预见的未来，“风电风筝”将会飞入高空，将那里更强劲、更稳定的风能“捕获”回来。

风筝发电装置

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