發電機的工作原理

發電機是機器 將機械能轉化為電能……發電機的工作原理是基於 電磁感應現象，當在磁場中移動並穿過其磁力的導體中感應出 EMF 時。因此，我們可以將這樣的導體視為電能的來源。

獲得感應電動勢的方法是導線在磁場中向上或向下移動，在實際應用中非常不方便。因此，在發電機中，使用的不是直線運動，而是電線的旋轉運動。

任何發電機的主要部件都是：一個磁鐵系統，或更常見的電磁體，產生磁場，以及一個穿過該磁場的電線系統。

讓我們取一根彎曲環路形式的電線，我們將其進一步稱為框架（圖 1），並將其放置在由磁鐵兩極產生的磁場中。如果給這樣的框架一個繞 00 軸的旋轉運動，那麼它面向磁極的側面將與磁場線交叉，並且將在其中感應出 EMF。

米。 1. 在磁場中旋轉的鐘形導體（框架）中的電動勢感應

通過使用軟線將燈泡連接到框架，這樣我們將關閉電路並且燈會亮起。當框架在磁場中旋轉時，燈泡將繼續燃燒。這樣的裝置是最簡單的發電機，它將框架旋轉所消耗的機械能轉化為電能。

這種簡單的生成器有一個相當明顯的缺點。短時間後，連接燈泡和旋轉架的軟線會扭斷。為避免電路中斷，框架的末端（圖 2）連接到兩個銅環 1 和 2，它們與框架一起旋轉。

這些環稱為滑環。電流通過與環相鄰的彈性板 3 和 4 從滑環轉移到外電路（到燈泡）。這些板稱為刷子。

米。 2. 在磁場中旋轉的框架A、B線中感應電動勢（和電流）的方向：1和2——滑環，3和4——電刷。

這樣旋轉架與外電路的連接，就不會出現連接線斷開的情況，發電機就可以正常工作了。

現在讓我們考慮在框架引線中感應的 EMF 的方向，或者在外部電路閉合的情況下在框架中感應的電流的方向相同。

隨著框架的旋轉方向，如圖所示。 2，在左邊的導體 AA 中，EMF 會從我們的方向感應出繪圖平面，而在右邊的炸藥中 - 由於繪圖平面在我們身上。

由於架線的兩半是串聯的，它們中的感應電動勢會增大，電刷4上會有發電機的正極和電刷3的負極。

讓我們跟踪框架完全旋轉時感應電動勢的變化。如果順時針框架從圖所示位置旋轉90°。 2，此時它的兩半導體將沿磁力線運動，其中的電動勢感應停止。

將框架進一步旋轉 90° 將導致框架的導線再次穿過磁場的力線（圖 3），但導線 AA 將相對於力線移動不是從下往上，而是從上往下，而線材 BB 相反，它會穿過力線，從下往上移動。

米。 3.改變誘導e的方向。 ETC。 s.（和電流）當框架相對於圖 1 所示位置旋轉 180° 時。 2.

隨著框架的新位置，導線 AL 和 BB 中感應電動勢的方向將沿相反方向變化。這是因為在這種情況下，這些電線中的每一條穿過磁力線的方向已經改變。結果，發電機電刷的極性也將發生變化：電刷 3 現在變為正極，而電刷 4 變為負極。

進一步轉動框架，我們將再次讓電線 AA 和 BB 沿著磁力線移動，並且在未來 - 從頭開始重複所有過程。

因此，在框架旋轉一整圈期間，感應電動勢會改變其方向兩次，同時其值也達到其最高值兩次（當框架的電線從電線桿下方穿過時）並且兩次等於零（在導線沿磁力線運動的瞬間）。

很明顯，方向和幅度發生變化的 EMF 將在閉合的外部電路中感應出方向和幅度發生變化的電流。

因此，例如，如果一個燈泡連接到這個最簡單的發電機的端子，那麼在框架旋轉的前半部分，通過燈泡的電流將沿一個方向流動，而在後半部分轉，在另一個。

米。 4. 機架轉一圈感應電流變化曲線

圖中的曲線。圖 1 給出了當框架旋轉 360° 時電流變化的性質的概念，即在一個完整的旋轉中。 4. 感應電流，大小和方向不斷變化 交流電.