二、发电机

实验 如图 12—4 所示，把手摇发电机和演示电流表连接起来，组成闭合电路．缓慢摇转大轮，带动线圈在磁场里转动，可以看到演示电流表的指针左右摆动起来．演示电流表的指针发生偏转，表示电路中有了电流．指针左右摆动，又表示什么呢？

■图 12—4 发电机的电路

交流电 图 12—5 是发电机的原理图，放在磁场里的线圈，两端各连一个铜环 K 和 L，它们分别跟电刷 A 和 B 接触，并跟电流表组成闭合电路．

让线圈在磁场中转动，由于 ab 边和 cd 边做切割磁感线的运动，线圈和外部电路中就有了电流．仔细研究图 12—5，可以看出：在线圈转动的前半周（甲→乙→丙），线圈都从一个方向切割磁感线，因此外部电路中的电流方向不改变，都是由 A 流向 B；在后半周（丙→丁→甲），线圈又从另一方向切割磁感线，因此外部电路中的电流改变了方向，由 B 流向A．线圈继续转动，电流方向将周期地重复上述变化．这可以从电流表指针的左右摆动看出来．设想每秒钟线圈转一周，电流变化周期就是 1 秒．这种周期性地改变方向的电流，叫做交流电．

■图 12—5 交流电的产生

甲：线圈开始转动时，ab 边向左运动，cd 边向右运动，导线不切割磁感线，电路中没有电流．

■乙：线圈转动的前半周中，ab 边向下运动，cd 边向上运动，导线切割磁感线，电路中有电流，这时外部电路中的电流由 A 到 B．

■丙：线圈转到 1■2 周时，ab 边向右运动，cd 边向左运动，导线不切割磁感线，电路中没有电流．

■丁：线圈转动的后半周中，ab 边向上运动，cd 边向下运动，导线切割磁感线，电路中有 c 电流，这时外部电路中的电流由 B 到 A．

交流电跟我们从电池得到的电流有所不同，从电池得到的电流的方向不变，通常叫做直流电．

交流电的应用很普遍．家庭电路中的电流，供生产用的动力线路中的电流，都是交流电．我国供生产和生活用的交流电，周期是 0．02 秒，频率是 50 赫兹，即 1 秒内有 50 个周期；从图 12—5 知道，交流电的方向每

周期改变 2 次，所以频率是 50 赫兹的交流电，电流方向每秒钟改变 100 次．

交流发电机 图 12—4 是手摇交流发电机的模型，实际的交流发电机，结构比较复杂，但主要由转子（转动部分）和定子（固定部分）两部分组成．大型发电机发出很高的电压和很强的电流，要采用线圈不动、磁极旋转的方式发电．这种发电机叫做旋转磁极式发电机．为了得到较强的磁场，要把线圈嵌在定子铁心槽里，还要用电磁铁代替永久磁铁作转子．大型旋转磁极式发电机，能够提供几千伏到上万伏的电压，功率可达几十万千瓦，甚至百万千瓦以上．

实际发电机的转子由水轮机、汽轮机或内燃机来带动．彩图 8 为水电站厂房内景，图中看到的是一排大型发电机，带动它们的水轮机在厂房下面．

除了交流发电机，还有向外部电路供给直流电的直流发电机．直流发电机也是利用电磁感应现象制成，只是结构上有些不同，这里就不讲了．

练 习

  1. 发电机是利用 现象制成的，通过发电机把 能转化为 能．

  2. 交流发电机主要由 和 两部分组成， 不动、 旋转的发电机叫做旋转磁极式发电机．

  3. 为什么交流发电机发出的电流，方向是周期性变化的？