为什么要在三峡建设发电站

三峡大坝内的发电机组

在各种供电方式中，水力发电至今仍然是中国第二大供电方式，每年的发电量超过6000亿千瓦·时，仅次于火力发电。作为中国首屈一指的水电工程，三峡大坝年发电量为1000亿千瓦·时。

为什么要在三峡建设这座当今中国第一大坝呢？为的就是利用大坝抬高水位进行水力发电。水力发电是利用建在水流上游处的大坝来拦截水流，蓄存水量以抬高水位，直到水位积累到一定高度，打开河坝下部的闸门（这个作用就类似于家里的水龙头），通过导叶等辅助控制使一定流量的水经压力水道流向下游。由于能量守恒，在这个过程中，水流所减少的势能转换为增加的动能。当水流流经发电站巨型水轮机时，运动的水流会冲击水轮机的叶片带动水轮机转动，水流大部分动能也就转换为水轮机的机械能。

三峡大坝

水轮机与发电机转子（即发电机中能转动的部分）的轴是相连的，水轮机的运动使发电机的转子也绕轴转动起来。而这个转子是个能产生磁场的磁极，磁极的转动，导致了磁场的改变。这种变化的磁场作用于定子（即发电机外圈不动的部分）上的线圈，等效于线圈切割磁感线，使线圈两端产生感应电压。

三峡大坝的选址，一方面考虑到三峡地区蓄水防洪的需要，以及变峡江航道为川江航道可改善通航条件；另一方面是由于三峡大坝选址的三斗坪基岩为坚固完整的花岗岩，其承重强度高，透水性弱，适用于建混凝土高坝。建成的三峡大坝坝顶高185米，正常蓄水水位可达175米，总库容约393亿立方米，若将这样库容水的势能转换为动能来推动水轮机发电，可获得非常巨大的发电量。

水力发电系统示意图

然而，修建三峡大坝也存在着一些不容忽视的隐患：“高峡出平湖”固然很壮观，但随着最高水位的不断提高，上游来的泥沙在河底淤积抬高河床的问题会变得越来越严重；大坝周围土地的压力增大会造成山体滑坡，甚至是触发地震等地质灾害；大坝还会影响三峡地区丰富的生物多样性，阻断洄游鱼类通道，等等。所以，在研究新技术、开发新设施来发展新能源的同时，怎样以人为本、尽可能减少负面影响也是未来大工程必须直面的大问题。（许谢慧娜）

【科学人】法拉第

19世纪初发现电能产生磁之后，人们很自然会想到：磁能产生电吗？为此，许多著名的科学家都投身研究之中，但均无结果。最终解决这个问题的，是自学成才的英国著名物理学家法拉第（1791—1867）。

早在1822年，他就在日记中写下了自己的思想：“磁能转化成电。”从那时起，法拉第就开始对这个问题进行系统的研究。起初，法拉第试图用强磁铁靠近闭合导线，或者用强电流使另一闭合导线中产生电流，可是做了大量的实验都失败了。经过整整10年的探索、历经多次失败后，1831年8月，法拉第终于获得了成功。法拉第发现，只有当闭合导体回路的一部分在磁场中运动并满足一定条件时，回路中才会产生电流——这就是电磁感应现象。今天的发电机利用的都是这个原理。