利用风力发电模型实现多种形式能量的转化

齐楠+陈欣+汪丹丹

摘要：能量转化是中学阶段的重要内容，两种形式能量间的转化是常见情况。本实验中将风力发电与电化学相联系，利用传感器测量电路中的电流、电压，现象与数据来说明风能、机械能、电能、化学能之间的转化。

关键词：风力发电；电解；能量转化

文章编号：1008-0546（2017）08-0085-02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.08.029

能量的转化是中学阶段的重要内容，物理中学习了将机械能转化为电能；化学中学习原电池与电解池，实现化学能与电能的相互转化，本实验利用风力发电产生的电作电源，电解硫酸铜溶液，实现了风能、机械能、电能与化学能的转化。实验将物理、化学两学科相融合，可以让学生真切感受到能量的转化，加深对知识的理解。

一、实验原理

风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，将风能转换为机械能，发电机与风车转轴相连，进一步将机械能转化为电能，总的来说是将风能转化为电能，扇叶转动越快，产生的电压越大。实验中用电风扇作为风源，产生风能。

以风力发电机作电源，铜片做阳极，铅笔芯（或铁钉）做阴极，电解硫酸铜溶液。阴极上的Cu2+放电生成Cu，阳极铜片失去电子，生成Cu2+进入溶液，反应方程式如下：

为了说明铁钉作阴极时，铁钉上生成的铜主要是由电化学反应产生的，而不是直接的置换反应，展开对照实验，同时将与电源负极相连的铁钉、独立的铁钉放入硫酸铜溶液中，对比实验现象；此外，用惰性的铅笔芯作阴极，重复实验。

二、实验药品与仪器