浮球式波浪能发电装置的设计
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关键 词 ： 波 浪 能 发 电装 置 ； 电磁 感 应 定 律 ； 浮球式 ； 固定轨 道 ； 新 能 源 中 图分 类号 ： Ｐ ７ ４ ３ ． ２ 文献 标 识 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ —４ ７ ０ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ —０ １ ３ ４ 一Ｏ ８
２ ０ １ ３年 ６ 月 第３ ４卷 第 ３ 期
湛 江师 范学 院学报 Ｊ Ｏ ＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＡＮ Ｊ Ｉ ＡＮＧ ＮＯＲ ＭＡＬ ＵＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ， ２ ０ １ ３ Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ ． ３
浮 球 式 波 浪 能发 电装 置 的设 计
令
一
一
（ ２— ４ ）
Βιβλιοθήκη Baidu
从而 推 出 Ｙ的通解 为 ：
ｙ＝ Ａｃ ｏ ｓ （ ｏ Ｊ ｏ ￡ ＋西 ｏ ）
调． 如 果新 的能 源体系 尚未建 立 ， 能源危机 将会 席卷 全球 ． 最 严重 的状 态 ， 莫过 于 工业 大 幅度 萎 缩 ， 或甚 至 因
为抢夺 剩余 的石 油资源 而 引发战 争． 为 了避免 能源枯 竭 ， 目前美 国 ， 加 拿大 ， 日本 ， 欧盟 ， 中国都 在 积极开展 各
模方面， 世 界上 已从 １ ０ ０、 １ ０ ０ ０ 级 发展 到１ ０ ０ ０ ０ 级 的应 用 ， 而我 国 目前 仍停 留在 １ ０ ０、 １ ０ ０ ０级 的水 平 上 ， 至 ２ ０ ２ ０年 的远 景 目标 也 只是 发展 到１ ０ ０ ０级 的波 浪能 发 电站 ， 波 浪能 开 发 的规模 远 小 于挪 威 、 英 国等 国家． 而 我 国沿 海理 论波 浪能年 平均 功率 约为 １ ． ３ ×１ ０ ｋ Ｗ， 其 中浙江 ， 福建 ， 广东 ， 台湾地 区 和广东沿 海地 区为波 浪 能丰 富 的地 方． 因此 ， 面 对这 清洁 的 、 可再 生 的波浪 能源 的有效利 用 已成为我 国 的战略性 选择 ． 波浪 能 的开发
当今世 界 ， 人 类社会 发展 日益 加速 ， 无 论是 在工业 ， 农业 ， 还 是第 三产业 服务业 ， 高新 技术 产业 ， 都 处 于人 类历史 上空 前发 展最快 的一个 阶段． 社会 的发展 提 高 了人 类 的生 活水 平 ， 大 大加 强 了社会 生 产 力 ， 同 时对 能
源（ 如煤 ， 石油） 的需求 和使用 也大 幅提高 ， 从汽 车 内燃机 到家用 电器 ， 无 不需 要能 源的运 作． 但 我 国能源 分布 不均匀 ， 能 源的利 用率 不高 ， 长期 面临能 源供不 应求 的局 面 ， 人均 能源 水平低 ， 这 与我 国的快速 发展 非常 不协
郭超 明 ， 梁锦 仁 ， 易小玲 ， 陈嘉妍 ， 李 颖 ， 陈惠嫦 ， 陈 霞
（ 湛 江师 范学 院 物 理 科 学 与技 术 学 院 ， 广 东 湛江 ５ ２ ４ ０ ４ ８ ） 摘 要： 依 据 电磁 感 应 原 理 ， 设 计 出一 种 新 型 的 浮球 式 波 浪 能发 电装 置 ， 装 置 主要 是 利 用 漂 浮 于 海 上 的 浮球 在
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ５ —１ ８
基金项 目 ： ２ ０ １ ２年 广 东省 大 学 生 创 新创 业韧 Ｉ 练计 划项 目（ １ ０ ５ ７ ９ １ ２ ０ １ ３ ） ． 作者简介 ： 郭超明（ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 广 东五 华 人 ， 湛 江 师 范 学 院物 理 科 学 与技 术 学 院 ２ ０ １ １ 级 学生
波 浪 作 用 下相 对 运 动 所收 集到 的波 浪 能 转 化 为 电 能 ， 在波浪的冲击下 ， 引起 浮球 里 面发 电 装 置 的 强磁 铁 振 动 ， 振 动
着 的 强磁 铁 不 断地 经过 内置 式 的线 圈 ， 线 圈切 割 磁 感 线 ， 导 致 线 圈 里 的磁 通 量 发 生 变 化 ， 从 而在 线 圈两 端 产 生 感应 电动 势． 该 装 置 充 分 有 效 的 利 用 了新 能 源 ， 固定 轨 道 ， 多方 向 电磁 切 割 发 电， 具 有 实用 性 ， 科 技 含 量 高．
种新 能源 的研究 和探索 ． 如太 阳能 ， 风能 ， 生物质 能 ， 地热 能 ， 海洋 能 （ 包 括潮 汐能 和波浪 能） ． 它们共 同的特 点 是资 源丰 富 ， 可 以再生 ， 没有 污染 或很少 污染 ， 它们是 远有前 景 ， 近有 实效 的能源．
我 国的微型 波浪能 技术 已经成 熟 ， 小 型岸式 波 浪能发 电技术 已进 入世界 先进 行列 ［ １ ］ ． 在 波浪 能发 电规
与利用 在世 界 的能源舞 台上 演绎 着举足轻 重 的角色 ．
１ 实 验 原 理
１ ． １ 电 磁 感 应 定 律
实 验 主要是利 用 电磁感应 定律 ， 让磁 铁切 割磁感 线 ， 产生 感生 电动势． 电磁 感 应 是指 磁 通 量变 化 产 生感 应 电动 势 的现象 ． 本实验 主要 是利 用漂浮 于海 上 的浮球在 波浪作 用下 相对运 动 ， 利用 海水 运 动所 收 集到 的波浪 能转 化为 电能． 利 用波 浪 的运 动 ， 引起发 电装 置里 的磁 铁振 动 ， 振 动着 的磁 铁 不 断地 经 过 内置 式 的线 圈， 线 圈切割 磁感 线 ， 导 致线 圈里 的磁通量 发生 变化 ， 从而 在线 圈两端 产生感 生 电动势 ． 线 圈振 动 的发 电装置
＊ 通讯作者 ．
１ ３ ６
湛江师 范学 院学 报 （ 自然科 学）
第 ３ ４卷
其 中 优 为强磁 铁 的质量 合力：
Ｆ上一 ｍｇ一 是 （ △Ｚ ＋ ） 一 一是 — ＆ Ｙ＆
（ ２ —２ ）
动力学 方程 ：
＆ ｖ ＋鱼ｖ 一０
（ ２ —３ ）
２ ０ １ ３年 ６ 月 第３ ４卷 第 ３ 期
湛 江师 范学 院学报 Ｊ Ｏ ＵＲ ＮＡＬ ＯＦ Ｚ ＨＡＮ Ｊ Ｉ ＡＮＧ ＮＯＲ ＭＡＬ ＵＮＩ ＶＥ Ｒ Ｓ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｊ ｕ ｎ ． ， ２ ０ １ ３ Ｖｏ １ ． ３ ４ Ｎ ｏ ． ３
浮 球 式 波 浪 能发 电装 置 的设 计
令
一
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（ ２— ４ ）
Βιβλιοθήκη Baidu
从而 推 出 Ｙ的通解 为 ：
ｙ＝ Ａｃ ｏ ｓ （ ｏ Ｊ ｏ ￡ ＋西 ｏ ）
调． 如 果新 的能 源体系 尚未建 立 ， 能源危机 将会 席卷 全球 ． 最 严重 的状 态 ， 莫过 于 工业 大 幅度 萎 缩 ， 或甚 至 因
为抢夺 剩余 的石 油资源 而 引发战 争． 为 了避免 能源枯 竭 ， 目前美 国 ， 加 拿大 ， 日本 ， 欧盟 ， 中国都 在 积极开展 各
模方面， 世 界上 已从 １ ０ ０、 １ ０ ０ ０ 级 发展 到１ ０ ０ ０ ０ 级 的应 用 ， 而我 国 目前 仍停 留在 １ ０ ０、 １ ０ ０ ０级 的水 平 上 ， 至 ２ ０ ２ ０年 的远 景 目标 也 只是 发展 到１ ０ ０ ０级 的波 浪能 发 电站 ， 波 浪能 开 发 的规模 远 小 于挪 威 、 英 国等 国家． 而 我 国沿 海理 论波 浪能年 平均 功率 约为 １ ． ３ ×１ ０ ｋ Ｗ， 其 中浙江 ， 福建 ， 广东 ， 台湾地 区 和广东沿 海地 区为波 浪 能丰 富 的地 方． 因此 ， 面 对这 清洁 的 、 可再 生 的波浪 能源 的有效利 用 已成为我 国 的战略性 选择 ． 波浪 能 的开发
当今世 界 ， 人 类社会 发展 日益 加速 ， 无 论是 在工业 ， 农业 ， 还 是第 三产业 服务业 ， 高新 技术 产业 ， 都 处 于人 类历史 上空 前发 展最快 的一个 阶段． 社会 的发展 提 高 了人 类 的生 活水 平 ， 大 大加 强 了社会 生 产 力 ， 同 时对 能
源（ 如煤 ， 石油） 的需求 和使用 也大 幅提高 ， 从汽 车 内燃机 到家用 电器 ， 无 不需 要能 源的运 作． 但 我 国能源 分布 不均匀 ， 能 源的利 用率 不高 ， 长期 面临能 源供不 应求 的局 面 ， 人均 能源 水平低 ， 这 与我 国的快速 发展 非常 不协
郭超 明 ， 梁锦 仁 ， 易小玲 ， 陈嘉妍 ， 李 颖 ， 陈惠嫦 ， 陈 霞
（ 湛 江师 范学 院 物 理 科 学 与技 术 学 院 ， 广 东 湛江 ５ ２ ４ ０ ４ ８ ） 摘 要： 依 据 电磁 感 应 原 理 ， 设 计 出一 种 新 型 的 浮球 式 波 浪 能发 电装 置 ， 装 置 主要 是 利 用 漂 浮 于 海 上 的 浮球 在
收稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ５ —１ ８
基金项 目 ： ２ ０ １ ２年 广 东省 大 学 生 创 新创 业韧 Ｉ 练计 划项 目（ １ ０ ５ ７ ９ １ ２ ０ １ ３ ） ． 作者简介 ： 郭超明（ １ ９ ９ ３ 一） ， 男， 广 东五 华 人 ， 湛 江 师 范 学 院物 理 科 学 与技 术 学 院 ２ ０ １ １ 级 学生
波 浪 作 用 下相 对 运 动 所收 集到 的波 浪 能 转 化 为 电 能 ， 在波浪的冲击下 ， 引起 浮球 里 面发 电 装 置 的 强磁 铁 振 动 ， 振 动
着 的 强磁 铁 不 断地 经过 内置 式 的线 圈 ， 线 圈切 割 磁 感 线 ， 导 致 线 圈 里 的磁 通 量 发 生 变 化 ， 从 而在 线 圈两 端 产 生 感应 电动 势． 该 装 置 充 分 有 效 的 利 用 了新 能 源 ， 固定 轨 道 ， 多方 向 电磁 切 割 发 电， 具 有 实用 性 ， 科 技 含 量 高．
种新 能源 的研究 和探索 ． 如太 阳能 ， 风能 ， 生物质 能 ， 地热 能 ， 海洋 能 （ 包 括潮 汐能 和波浪 能） ． 它们共 同的特 点 是资 源丰 富 ， 可 以再生 ， 没有 污染 或很少 污染 ， 它们是 远有前 景 ， 近有 实效 的能源．
我 国的微型 波浪能 技术 已经成 熟 ， 小 型岸式 波 浪能发 电技术 已进 入世界 先进 行列 ［ １ ］ ． 在 波浪 能发 电规
与利用 在世 界 的能源舞 台上 演绎 着举足轻 重 的角色 ．
１ 实 验 原 理
１ ． １ 电 磁 感 应 定 律
实 验 主要是利 用 电磁感应 定律 ， 让磁 铁切 割磁感 线 ， 产生 感生 电动势． 电磁 感 应 是指 磁 通 量变 化 产 生感 应 电动 势 的现象 ． 本实验 主要 是利 用漂浮 于海 上 的浮球在 波浪作 用下 相对运 动 ， 利用 海水 运 动所 收 集到 的波浪 能转 化为 电能． 利 用波 浪 的运 动 ， 引起发 电装 置里 的磁 铁振 动 ， 振 动着 的磁 铁 不 断地 经 过 内置 式 的线 圈， 线 圈切割 磁感 线 ， 导 致线 圈里 的磁通量 发生 变化 ， 从而 在线 圈两端 产生感 生 电动势 ． 线 圈振 动 的发 电装置
＊ 通讯作者 ．
１ ３ ６
湛江师 范学 院学 报 （ 自然科 学）
第 ３ ４卷
其 中 优 为强磁 铁 的质量 合力：
Ｆ上一 ｍｇ一 是 （ △Ｚ ＋ ） 一 一是 — ＆ Ｙ＆
（ ２ —２ ）
动力学 方程 ：
＆ ｖ ＋鱼ｖ 一０
（ ２ —３ ）