中国社教·知识点教254
文 苏东果
随着科学技术的进步,目前全世界有多种发电方式,你热衷于哪一种呢?
电是现在人类社会不可或缺的东西。人们在方方面面都要用到电,大到工厂的施工作业,国家的基础建设,小到日常生活都离不开电。但是你知道人们是怎么获得电的吗,这就需要发电机的帮助了。
在了解发电机之前,我们需要知道一点法拉第电磁感应现象的知识。
在两百多年前有一个叫法拉第的人发现,如果有一个金属线圈在一块磁铁附近转动,那么这个金属线圈中就会产生电流。反过来,如果是磁铁在金属线圈附近转动,金属线圈内也会产生电流。
法拉第便根据这个制作出了第一台发电机。通常我们把发电机中由磁铁或者金属线圈构成的转动的部分称为转子,剩下固定不动的称为定子。
但是在法拉第做出了发电机之后,出现了一个问题。因为转子不会自己转动,它需要外力的推动,才能产生持续的电流。
怎么让转子转动呢?我们想到的第一个办法是在转子外部接一个摇杆,这样人们就可以通过摇杆来转动转子产生电流了。这便是手摇发电机,虽然手摇发电机可以产生电,但是电的数量却很少,只够驱动一台小风扇吹出风,减缓一些夏日的炎热。想要靠它供给生活肯定是不行的。而且也不会有人会愿意一直在那摇,这很无聊,不是吗?
手摇发电机
因此我们需要寻找一种能够解放人力的发电的方法,不仅如此,我们还希望它能够供给人们的生活。我们又想到了刚才为我们吹风的小风扇,我们发现风扇的叶子转动会产生向前风,那么反过来呢?有风吹向叶子,叶子自然也会转动。
由此人们得到启发便制造了巨大的扇叶,安装在经常刮风的地方,这样大自然的风就会吹动扇叶。如果我们在扇叶和转子之间加上连杆,那么转子便会和扇叶一起转动产生电,这就是风力发电。用风来发电显然是比人工摇杆效率要高,可保证人们的日常生活。
但是风力发电的缺点也是明显的,风力发电受地理环境,气候影响较大,在一些常年无风的地方就没办法使用,即使是在风期较多较长的地区,若是遇到了无风的情况,发电机便不会工作。人们不能从风力发电机得到稳定的电力供应。所以人们就要寻找其他的发电方法,以弥补风力发电的不足。
风力发电机组
我们可以先发散一下思维,风是因为空气的流动而产生的。一提到流动,我们一下就想到了水。既然我们能利用空气的流动来发电,那我们为什么不能利用水流发电呢。在大自然中有着许许多多的河流,河水都是流动的。如果我们在河流里安装上会被流水带着旋转的螺旋桨,让螺旋桨带动转子转动,这样我们就实现了水力发电。当我们有了水力发电机后,我们每时每刻都有电可以用了,因为河流里一直都有水在流动,发电机也会一直工作。
但是水力发电也有一个问题,那就是不稳定。每年的汛期来临时,降水多河水变得湍急水流量也会变多,这期间水力发电机输出效率就高,发的电也就多。当汛期结束水流量就会下降,发电机效率低,就会导致供电不足的情况。而且水力发电受地理环境影响大,在河流稀少的干旱地带是没有办法使用的。如果地势险峻,建造水电站难度和成本也会大大提高。
三峡水力发电站
事情到了这一步就需要我们寻找到一种受外界影响小,能被人们所控制的,又可以持续高效发电的方法。让我们回到开始,风力发电会因为风小甚至没有风,导致发电机不能工作。所以我们需要找到一种可以替代自然风来发电的不间断的风,这会不会很难呢?
当然不难,在生活中随处可见的水蒸气就可以做到。如果我们加热大量的水产生源源不断的水蒸气,并加以收束,让它们集中在一起。这些水蒸气就可以充当风来带动扇叶发电,这就是火力发电。
火力发电对比前几种发电方式有着明显的优势。火力发电不受地理环境和气候的影响,可以保证持续高效的电力供应,火力发电也不受地形的影响可以建在任何地方。但是火力发电的缺点是严峻的,火力发电燃烧燃料能量利用率低、对环境的污染严重,而且燃烧的燃料大多是不可再生资源,也不符合可持续发展理念。
冒着浓烟的火电站
在我们了解了三种最重要的发电方式后,我们发现没有一种发电方式可以独当一面,我们不能舍弃任何一种发电方式。我们应当建立的是多种发电方式共存,互相协调的电力网络。我国目前便是以火力发电为主辅以其它多种发电方式共同形成的电力结构网络,保证我国生活用电以及工业用电。
其实在步入新世纪后又出现了太阳能光伏发电,核能发电等多种发电形式,这些新兴的发电方式会对我们的生活造成什么影响,又会如何改变我国电力结构呢?就让我们对美好的未来抱有期望吧。
(编辑 刘改英)