一、交流电的产生

法拉第发现的电磁感应现象的一个重大应用是制成发电机．交流电就是从交流发电机发出的．

我们在初中学过，照图 3-1 那样，使矩形线圈 abcd 在匀强磁场中匀速转动， 电流表的指针就随着线圈的转动而左右摆动，表明电路里产生了交流电．

线圈在磁场中转动时，它的 ab 边和 cd 边切割磁力线，在线圈中产生感生电动势，在电路中就产生感生电流．当线圈平面转到图 3-1 甲所示的位置时，ab 边向下运动，cd 边向上运动，感生电动势和感生电流的方向如图中所示．线圈转过半周，当线圈平面转到图 3-1 乙所示的位置时，ab 边变成向上运动，cd 边变成向下运动，感生电动势和感生电流的方向都发生了改变．当线圈平面转到跟磁力线垂直的平面时，在这一时刻，ab 边和 cd 边的线速度方向跟磁力线平行， 都不切割磁力线，因而没有感生电动势和感生电流．跟磁力线垂直的这个平面叫做中性面，线圈平面每经过中性面一次，感生电动势和感生电流的方向就改变一次．因此，线圈转动一周，感生电动势和感生电流的方向改变两次．

图 3-1 其实就是一个交流发电机的模型．实际的发电机，结构比较复杂，但发电机的基本组成部分仍是线圈（通常叫电枢）和磁极．电枢转动、磁极不动的发电机，叫做旋转电枢式发电机．磁极转动，而电枢不动，线圈依然切割磁力线， 电枢同样会产生感生电动势，这种发电机叫旋转磁极式发电机．不论哪种发电机，转动的部分都叫转子，不动的部分都叫定子．旋转电枢式发电机，转子产生的电流必须经过裸露着的滑环和电刷引到外电路，如果电压很高，就容易发生火花放电，有可能烧毁电机．同时，电枢可能占有的空间也受到限制，线圈匝数不能很多，产生的感生电动势不能很高．这种发电机提供的电压一般不超过 500 伏．旋转磁极式发电机克服了上述缺点，能够提供几千到几万伏的电压，输出功率可达几十万千瓦．所以大型发电机都是旋转磁极式的．

发电机的转子是由蒸汽轮机、水轮机或其他动力机带动的．动力机将机械能传递给发电机，发电机把机械能转化为电能输送给外电路．