若想计算出多少能量从风能转换而来，必须遵循最基本的物理定律：一个是能量不会被创造也不会消失，它只会从一种形式转换为另一种形式；另一个就是不存在没有损耗的机器，意味着风力机叶片只能把一部分风能转为电能。风的能量是一种动能，它存在于运动的物质中并且可以被转换。当叶片开始旋转并且使发电机旋转时，风能被转换成了机械能，而后机械能可以进一步被转换为电能。转换得到的电能可以通过变换器和输电线路进行转换和传输，最后用于可通过开关闭合控制的电力负荷，例如加热、照明以及驱动风扇、空调器和电冰箱的电动机。风力机不能转换所有的风能，因为有一些风能会在通过叶片时流失。
为了计算任意给定风速下的可用电能，须从功率的定义开始讨论。功率是单位时间内做的功，功率有不同的单位，例如用于电能的“瓦特”或者用于机械能的“马力”，电能与机械能可以相互转换，例如1hp相当于33000lbf·ft/min（英尺磅力/分钟），也相当于746W的电功率。
根据风速、叶片大小、空气密度，给定风速下风力机捕获的风能可以用下式表示：
风能=（片直径）2×（风速）3×（空气密度）×（风力机常数）
对于多叶片风力机，则需要增加一个或多个来确定叶片扫风面积的常数，以及实现变量单位的转换，用符号表示上式：(www.xing528.com)
式中，Pw为功率；D为风轮直径；Vw为风速；da为空气密度；K为包括叶片数量在内的常数。
在这个公式里，风速的三次方意味着如果风速加倍，那么转换的能量将增加为8倍；叶片直径的二次方同样意味着如果叶片直径加倍，则风能增加为4倍。这就是为什么要设计越来越大的叶片并且把风力机安装在风速可以保持在最大值（33mile/h）左右的地方。当这些快速流动的风吹过塔架和叶片时，风力机的输出功率可以达到兆瓦级，并且风力机要能够承受高风速引起的磨损和应力。
小型风力机效率较低，是因为它们的叶片和塔架较小，并且被安装在风力较小或者风速波动的地方。尽管风力机效率不高，但是设计师们可以通过加大这些风力机的外形以保证它们能够发出需要的电能。
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