水力发电与重力势能

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举世闻名的长江三峡水电站，通过建设三峡大坝拦蓄江水，使大坝上下水位差达到 186 米。当巨大水流倾泻而下时，推动水轮发电机组运转产生强大的电流。这种电能似乎是不要耗费其他能源而自然获得的， 其实，它只是利用位势的落差使一种能量转化为另一种能量而已。
处在较高处的物体，当它下落时，重力必然要做功。根据力做功的计算方法，功 ”等于力与路程的乘积。假定一个重量(重力)为 mg 的物体下落的高度(路程)为 h，那么在这段路程里，重力做功:W=mgh
若物体所在的起点和终点的高度分别为 h:、h，那么:
W=mg(h;-h)
可以看出，物体运动时，重力对它做的功只与它的起点和终点的位置有关，而与物体运动的路径无关。mgh是仅与物体位置有关的物理量，它标示重力做功的能力，我们称其为重力势能，用 Ep 表示:Ep=mgh
一个物体所具有的重力势能等于物体的重量与它所处相对高度的乘积。重力势能是物体凭借其位势的相对高度而具备的潜在做功能力。要选择一个好的水力发电站坝址，从物理的角度考虑，有两个基本因素:一是江河水流量的大小。它决定单位时间内流经大坝(或水轮机)水的重量。二是水流落差。它决定大坝建成后的可能高度，即上下水位的落差人