发电机的工作原理

发电机是机器 将机械能转化为电能…发电机的工作原理是基于 电磁感应现象，当在磁场中移动并穿过其磁力的导体中感应出 EMF 时。因此，我们可以将这样的导体视为电能的来源。

获得感应电动势的方法是导线在磁场中向上或向下移动，在实际应用中非常不方便。因此，在发电机中，使用的不是直线运动，而是电线的旋转运动。

任何发电机的主要部件都是：一个磁铁系统，或更常见的电磁体，产生磁场，以及一个穿过该磁场的电线系统。

让我们取一根弯曲环路形式的电线，我们将其进一步称为框架（图 1），并将其放置在由磁铁两极产生的磁场中。如果给这样的框架一个绕 00 轴的旋转运动，那么它面向磁极的侧面将与磁场线交叉，并且将在其中感应出 EMF。

米。 1. 在磁场中旋转的钟形导体（框架）中的电动势感应

通过使用软线将灯泡连接到框架，这样我们将关闭电路并且灯会亮起。当框架在磁场中旋转时，灯泡将继续燃烧。这样的装置是最简单的发电机，它将框架旋转所消耗的机械能转化为电能。

这种简单的生成器有一个相当明显的缺点。短时间后，连接灯泡和旋转架的软线会扭断。为避免电路中断，框架的末端（图 2）连接到两个铜环 1 和 2，它们与框架一起旋转。

这些环称为滑环。电流通过与环相邻的弹性板 3 和 4 从滑环转移到外电路（到灯泡）。这些板称为刷子。

米。 2. 在磁场中旋转的框架A、B线中感应电动势（和电流）的方向：1和2——滑环，3和4——电刷。

这样旋转架与外电路的连接，就不会出现连接线断开的情况，发电机就可以正常工作了。

现在让我们考虑在框架引线中感应的 EMF 的方向，或者在外部电路闭合的情况下在框架中感应的电流的方向相同。

随着框架的旋转方向，如图所示。 2，在左边的导体 AA 中，EMF 会从我们的方向感应出绘图平面，而在右边的炸药中 - 由于绘图平面在我们身上。

由于架线的两半是串联的，它们中的感应电动势会增大，电刷4上会有发电机的正极和电刷3的负极。

让我们跟踪框架完全旋转时感应电动势的变化。如果顺时针框架从图所示位置旋转90°。 2，此时它的两半导体将沿磁力线运动，其中的电动势感应停止。

将框架进一步旋转 90° 将导致框架的导线再次穿过磁场的力线（图 3），但导线 AA 将相对于力线移动不是从下往上，而是从上往下，而线材 BB 相反，它会穿过力线，从下往上移动。

米。 3.改变诱导e的方向。 ETC。 s.（和电流）当框架相对于图 1 所示位置旋转 180° 时。 2.

随着框架的新位置，导线 AL 和 BB 中感应电动势的方向将沿相反方向变化。这是因为在这种情况下，这些电线中的每一条穿过磁力线的方向已经改变。结果，发电机电刷的极性也将发生变化：电刷 3 现在变为正极，而电刷 4 变为负极。

进一步转动框架，我们将再次让电线 AA 和 BB 沿着磁力线移动，并且在未来 - 从头开始​​重复所有过程。

因此，在框架旋转一圈期间，感应电动势会改变方向两次，同时其值也两次达到最高值（当框架的电线从电线杆下方穿过时）并且两次等于零（在导线沿磁力线运动的瞬间）。

很明显，方向和幅度发生变化的 EMF 将在闭合的外部电路中感应出方向和幅度发生变化的电流。

因此，例如，如果一个灯泡连接到这个最简单的发电机的端子，那么在框架旋转的前半部分，通过灯泡的电流将沿一个方向流动，而在后半部分转，在另一个。

米。 4. 机架转一圈感应电流变化曲线

图中的曲线。图 1 给出了当框架旋转 360° 时电流变化的性质的概念，即在一个完整的旋转中。 4. 感应电流，大小和方向不断变化 交流电.