發(fā)電廠的電是怎么來(lái)的
因?yàn)樵诜ɡ诘臅r(shí)代，人們用電都是使用鋅、銅和鹽水制作的伏打電池，這種電池制作麻煩，電壓小，發(fā)的電不適于普通人使用。但是自然界的磁鐵資源非常豐富，如果使用磁鐵發(fā)電，那么電就能進(jìn)入千家萬(wàn)戶了。
法拉第為了這個(gè)理想進(jìn)行了艱苦的實(shí)驗(yàn)，他Z初的想法是將一塊磁鐵放在螺線管中，期待著電路中產(chǎn)生電流，但是一直沒(méi)有獲得成功。終于，在1831年法拉第的實(shí)驗(yàn)獲得了突破：他發(fā)現(xiàn)：只有在磁鐵插入或者拔出螺線管的過(guò)程中，電路中才會(huì)產(chǎn)生電流。
法拉第終于明白：只有在運(yùn)動(dòng)和變化的過(guò)程中，磁鐵才能夠產(chǎn)生電流。法拉第將他的發(fā)現(xiàn)總結(jié)成五種情況，其中應(yīng)用在現(xiàn)代發(fā)電機(jī)的情況是：在磁場(chǎng)中切割磁感線的導(dǎo)體可以產(chǎn)生電流。
比如：我們將一根導(dǎo)線與電流表相連，并且使得導(dǎo)線向右運(yùn)動(dòng)，這樣導(dǎo)線就好像切韭菜的刀一樣切斷了磁感線，電路中就會(huì)出現(xiàn)電流。而且我們可以使用右手定則判斷電流的方向：如果磁感線穿過(guò)右手的手心，大拇指指向?qū)Ь�運(yùn)動(dòng)的方向，那么右手四指的方向就是產(chǎn)生的電流方向。
按照這個(gè)原理，法拉第制作了早期的發(fā)電機(jī)：讓一個(gè)金屬圓盤(pán)在一塊馬蹄形磁鐵之間轉(zhuǎn)動(dòng)，由于金屬圓盤(pán)的每一條半徑都可以看作切割磁感線的導(dǎo)體，因此圓盤(pán)中心和邊緣之間就會(huì)形成電流。
法拉第制作了發(fā)電機(jī)之后，英國(guó)財(cái)政大臣問(wèn)他：你發(fā)現(xiàn)的這些東西很有趣，但是，它有什么用呢？法拉第回答道：哦，閣下，也許過(guò)不了多久，你就會(huì)對(duì)它收稅了。果然，現(xiàn)在電已經(jīng)成了我們生活必不可少的一部分，誰(shuí)家用電不交錢(qián)呢？
早期的發(fā)電機(jī)，產(chǎn)生的都是直流電。所謂直流電就是電流方向不發(fā)生變化的電流。現(xiàn)在我們的家用電都是交流電，所謂交流電就是方向周期性變化的電流。
具體來(lái)說(shuō)，兩孔插座中有一根線稱(chēng)為“零線”，零線電壓與大地相同，所以觸摸零線不會(huì)觸電。另一根線稱(chēng)為火線，火線電壓一會(huì)兒比大地高，一會(huì)兒比大地低。由于電流從高電壓流向低電壓，所以電流有時(shí)候從火線流過(guò)用電器再流回零線，有時(shí)候從零線流過(guò)用電器再流回火線，每個(gè)周期是1/50s，稱(chēng)為50Hz的交流電。交流電與直流電相比Z大的優(yōu)點(diǎn)就是改變電壓十分方便，從而可以進(jìn)行高壓傳輸以減小損耗。
那么，這種交流電又是如何產(chǎn)生的呢？
交流電可以通過(guò)一個(gè)線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生。比如圖中這種情況：在線圈旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)導(dǎo)線向上運(yùn)動(dòng)，根據(jù)右手定則，產(chǎn)生的交流電從c流向d；左側(cè)導(dǎo)線向下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的交流電從a流向b，所以整個(gè)電路中的電流流向是cdab方向。在線圈外端通過(guò)兩個(gè)電刷與外部電路相連，于是電流就可以通過(guò)電刷從上向下流過(guò)燈泡。
半個(gè)周期之后，線圈旋轉(zhuǎn)半周，ab與cd交換位置，電流方向就會(huì)變?yōu)閎adc，這樣一來(lái)，電流就會(huì)從下向上流過(guò)燈泡。于是就形成了交流電。如果線圈勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，就形成了正弦交流電。
也就是說(shuō)，只要能讓線圈與磁鐵發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，就可以產(chǎn)生電流。在現(xiàn)代發(fā)電機(jī)中，旋轉(zhuǎn)的其實(shí)不是線圈，而是磁鐵，稱(chēng)為轉(zhuǎn)子。而線圈是不動(dòng)的，稱(chēng)為定子。同時(shí)，出于工程商的需要，發(fā)電機(jī)線圈有三組，任意兩組線圈都夾60度角。
這樣一來(lái)，當(dāng)磁鐵在線圈中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，三組線圈中分別產(chǎn)生三個(gè)正弦交流電，而且每一個(gè)都比前一個(gè)滯后1/3周期。
這三個(gè)交流電會(huì)具有共同的零線（中性線）和不同的火線（輸出線）。在供電時(shí)，如果我們把某個(gè)火線和零線接入用電器，就是家用電220V， 如果我們把兩根火線接入用電器，就變成了工業(yè)用電380V。
那么， 我們?nèi)绾尾拍苁沟镁�圈或磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)呢？這就取決于發(fā)電機(jī)的種類(lèi)。水力發(fā)電機(jī)是靠水的沖擊使得渦輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是靠扇葉使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，火力發(fā)電機(jī)是靠燃燒加熱水蒸氣推動(dòng)渦輪機(jī)。這個(gè)過(guò)程需要消耗外界的能量。總之，發(fā)電機(jī)就是把其他形式能量轉(zhuǎn)化成電能的機(jī)器。
發(fā)電機(jī)被發(fā)明之后，各種用電器如雨后春筍般出現(xiàn)，人類(lèi)由此進(jìn)入了電氣時(shí)代。
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