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发电机是如何发电的

时间:2020-12-18  浏览:151

电能已经成为人们生产生活的必需品,当今社会的电能主要来源于水力发电,火力发电,风力发电,核能发电等。而这些发电站中都有发电机,它把其他形式的能量转换为电能,那么发电机是如何发电的?

磁生电中,这个粗导线(下图)是闭合电路的一部分,它在磁场中做切割磁感线运动时,就会在电路中产生电流,这实际上就是简易的发电机。发电机是如何发电的

粗导线

粗导线(续)

当导线向左运动时,电流器的指针偏转,

电流器

而导线向右运动时,电流器的指针又会向一个方向偏转,

电流器

如果导线左右运动时,电流器的指针将来回摆动。这种电流方向随时间做周期性变化的电流叫交变电流,简称“交流”。也是我们日常生活中使用的交流电。当然我们生活中的发电机绝不会这么简单。来看下手摇发电机。

手摇式发电机

我们转动手柄可以看到线圈在磁场中转动起来,可以看到二极管交替发光。

俩极管交替发光

为什么这里用不断转动的线圈代替往复运动的导线呢,让我们深度研究一下吧。我们看导线向下运动时,产生的电流从正极时流入,从负极线中流出。

导线向下运动

当导线向上运动时,产生的感应电流方向发生了改变,及从电流表的负极线中流入负极线中流出。

电流表负极线

如果将俩个导线串联起来,左侧导体向下运动,右侧导体向上运动,产生的感应电流方向刚好和原来的一样。

导线串联

为了更方便导体在磁场中反复切割磁感线,我们改变了线圈的形状。

改变线圈的形状

但是问题又来了,这样穿电器的导线就会缠在一起,如何解决呢?我们在矩形线圈的俩段个接一个铜环,电刷和铜环相连。并且与用电器相连,构成通路。这样线圈就可以连续转动了。

构成通路

*后把多匝线圈组合在一起,同时切割磁感线,可以产生较大的电流,这就是为什么我们用不断线圈代替我们往复运动的导线,它更便捷同时能产生**的电流。当然他产生的也是交流电。线圈黑色的部分与线圈相连,线圈白色部分与外部铜环相连。

多匝线圈组合

线圈黑色部分靠近N级,向上运动时产生逆时针方向电流。通过俩个铜环以及和铜环紧密接触的电刷流到电流表中,电流表指针向右偏转。

线圈黑色部分靠N级

线圈黑色部分靠近S级,向下运动时,产生顺势正方向电流,电流表指针向左偏转,产生顺时针方向电流。电流表指针想做偏转。

黑色部分靠近S级

再来看一下,交电电流产生的完整过程。线圈切割磁感线时,运动方向发生周期性的改变,同时就产生了周期性变化的电流。电流在每秒内周期性变化的次数叫做频率。我国电网的交流电周期是0.02s,频率是50Hz。实际上发电机比手摇发电机,要复杂的多。但也是有转子和电子俩部分。转子也就是线圈,而电子主要指的是磁场。

转子

一些大型发电机也会采用线圈波动,磁极旋转的方式来发电。我们用手摇发电机发电是摇动转子的动能,通过发电机转换成电能。一般水利发电是采用高水位的河流往低水位流动,从而带动发电机发电。

水力发电

风力发电是通过风带动风力发电,也是机械能转换为电能。

风力发电


总结:发电机是根据电磁感应现象制成的:他用连续转动的线圈代替往复运动的导线。同时用铜环和电刷把线圈和用电器链接起来,实现持续转动。发电机主要有定子和转子组成。我国供生产和生活的交流电频率是50Hz。