电气化时代发电机和电动机

1832 年在巴黎的博览会里展出了世界上第一台发电机，它是法国人比齐创制的。摇动手柄让马蹄形磁铁绕轴旋转时，固定在磁铁上方的线圈里就会激发起感生电流。从此，形态各异而原理相似的发电机如雨后春笋般地不断出现。在 19 世纪常用的发电机中当金属导线绕匝的电枢在磁场中做切割磁力线运动时，将电枢的两个输出端与外电路接通，组成闭合回路，就会有电能输出。电枢输出端的两个半圆柱装置叫做换向器，是安培的仪器工派克赛发明的，发电机通过换向器输出的是一种方向不变的脉动电流，这种电流叫直流电。如果电流的大小也不变化，这种直流电叫做稳恒电流。从 1856 年起商用发电机开始向用户供电。1862 年小功率的直流发电机在沿海的灯塔上使用了。

发电机是把机械能转变为电能，能不能发明一种装置——把电能转化成机械能？美国电学家亨利研究了这个课题，他把这种转变能量的装置叫电动机。1831 年 7 月他在“西里门”杂志上发表了自己关于电动机的设想，从而取得了电动机的发明权。这位亨利先生是个“不走运”的科学家，他比法拉第更早发现了电磁感应现象，还发明了继电器和电报。但他书生气太足，只热衷于研究，不注意实用，也不去申请专利，失去了好几次的科学荣誉，这一次总算抓住了机会。

1834 年美国铁匠达文波特造出了一架用电池供电的玩具电动机，在波士顿展出时引起了轰动。同一年，俄国人雅可比也创制了电动机，也靠电池供电。这架电动机后来被装到一艘涅瓦河上的小船上，这样小船成了世界上第一艘机电船，着实出了一番风头。然而，电动机消耗的能量相当大，靠电池中的化学能来驱动电动机是得不偿失的，因此在相当长的时间里，这种用电池的电动机只能作为玩具而已。人们迫切期望找到廉价的电源来带动电动机，使人类能从繁重的体力劳动中解放出来。这种美好的前景激励了几代发明家投身到电力的研究领域之中。

然而这一难题却在一次偶然事件中解决了。1873 年维也纳博览会上，一位工作人员偶然地把两台发电机连了起来，一台发电机产生的电流流过了另一台发电机的电枢线圈，这后一台发电机就在第一台发电机提供的电力下作为电动机转动了起来，这一偶然发现使在场的科学家欣喜若狂，第二天博览会的大厅上展示了一个惊人的表演：用一个小型的人工瀑布来驱动发电机， 发电机的电流带动电动机，电动机又带动了小水泵来喷射泉水。当一批又一批的观众围在两台电机前，望着这奇妙的景象，发出啧啧的赞叹声时，发明家们已经领悟到，驱动电动机的廉价电源已经找到。用电动机来代替人力劳动已经指日可待了。人类的电气化时代开始了。

下面，我们也来做个发电机—电动机的模拟实验。

器材：U 型磁铁两块、铁架台、漆包线一卷。卷筒擦手纸的纸板圆筒两个。

实验：用漆包线在纸板圆筒上绕 100 圈，两端各留出 0.5 米长的引线， 然后用胶水纸将漆包线固定在纸筒上。

把两个线圈分别套在两块 U 型磁铁的磁极上，用 2 根 0.5 米的导线分别

把两个线圈的引线连起来，再悬挂在支架上。

这时用手拉动一个线圈，另一个线圈会发生什么现象？你能解释这是为什么吗？