法拉第電磁感應(yīng)現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象之間的聯(lián)系。后來的人們就是根據(jù)這個(gè)發(fā)現(xiàn)發(fā)明了發(fā)電機(jī),使人類大規(guī)模用電成為可能,開辟了電氣化的時(shí)代。..,無論我們?nèi)粘I钪惺褂玫碾娺€是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中使用的電,大多是由電網(wǎng)提供的,是從發(fā)電廠里的發(fā)電機(jī)中產(chǎn)生的,經(jīng)過遠(yuǎn)距離的傳輸,到達(dá)工廠、農(nóng)村、學(xué)校和家庭。火力發(fā)電中,是汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī);水力發(fā)電中,是水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī);風(fēng)力發(fā)電中,是風(fēng)車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)。無論是火力發(fā)電、水力發(fā)電還是風(fēng)力發(fā)電,都是通過四川發(fā)電機(jī)發(fā)電的。
發(fā)電機(jī)如何發(fā)電?
就在法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象之后不久,他又利用這一現(xiàn)象發(fā)明了..上一臺(tái)發(fā)電機(jī)──法拉第銅盤發(fā)電機(jī)。
圓心處固定一個(gè)搖柄,圓盤的邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來;紫銅圓盤放置在蹄形磁鐵的磁場中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄,使紫銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來時(shí),電流表的指針偏向一邊,這說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。
法拉第圓盤發(fā)電機(jī)是怎樣產(chǎn)生電流的呢?
我們可以把圓盤看作是由無數(shù)根長度等于半徑的紫銅輻條組成的,在轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤時(shí),每根輻條都做切割磁力線的運(yùn)動(dòng)。輻條和外電路中的電流表恰好構(gòu)成閉合電路,電路中便有電流產(chǎn)生了。隨著圓盤的不斷旋轉(zhuǎn),總有某根輻條到達(dá)切割磁感線的位置,因此外電路中便有了持續(xù)不斷的電流。
圓心處固定一個(gè)搖柄,圓盤的邊緣和圓心處各與一個(gè)黃銅電刷緊貼,用導(dǎo)線把電刷與電流表連接起來;紫銅圓盤放置在蹄形磁鐵的磁場中。當(dāng)法拉第轉(zhuǎn)動(dòng)搖柄,使紫銅圓盤旋轉(zhuǎn)起來時(shí),電流表的指針偏向一邊,這說明電路中產(chǎn)生了持續(xù)的電流。
法拉第圓盤發(fā)電機(jī)雖然簡單,有人說它像一只簡陋可笑的兒童玩具,產(chǎn)生的電流甚至不能讓一只小燈泡發(fā)光。但這是..上一臺(tái)發(fā)電機(jī),是它首先向人類揭開了機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的序幕。
當(dāng)年還有一個(gè)廣為流傳的故事:在1831 年圣誕節(jié)前夕的一次科學(xué)報(bào)告會(huì)上,法拉第當(dāng)眾展示了他發(fā)明的發(fā)電機(jī),當(dāng)他搖動(dòng)手柄使銅盤在磁極之間旋轉(zhuǎn),電流隨之產(chǎn)生。當(dāng)時(shí)在場的一位貴婦人取笑地問 :“先生,您發(fā)明的這個(gè)東西有什么用呢?”法拉第平靜地反問 :“夫人,新生的嬰兒又有什么用呢?”
后來,人們在此基礎(chǔ)上,將蹄形磁鐵改為能產(chǎn)生強(qiáng)大磁場的電磁鐵,用多股導(dǎo)線繞制的線框代替紫銅圓盤,電刷也進(jìn)行了改進(jìn),就制成了功率較大的可供實(shí)用的發(fā)電機(jī)。法拉第銅盤發(fā)電機(jī)這個(gè)新生的“嬰兒”,果然成長為電廠里巨大的發(fā)電機(jī)這一改變..面貌的“巨人”,開辟了人類社會(huì)的電氣化時(shí)代。
實(shí)際上,發(fā)電廠里的交流發(fā)電機(jī)的構(gòu)造要復(fù)雜的多,但是基本組成部分也是兩部分,即產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢的線圈(通常叫做電樞)和產(chǎn)生磁場的磁體。
電樞轉(zhuǎn)動(dòng),磁極不動(dòng)的發(fā)電機(jī),叫作旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)。如果磁極轉(zhuǎn)動(dòng),電樞不動(dòng),線圈中同樣會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢,這種發(fā)電機(jī)叫作旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)。不論哪種發(fā)電機(jī),轉(zhuǎn)動(dòng)的部分都叫轉(zhuǎn)子,不動(dòng)的部分都叫定子。
旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的電流,經(jīng)過裸露的滑環(huán)和電刷引到外電路,如果電壓很高,可能發(fā)生火花放電,滑環(huán)和電刷很快會(huì)燒壞。同時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)的電樞無法做得很大,線圈匝數(shù)也不可能很多,所以產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢也不能很高。旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機(jī)克服了上述缺點(diǎn),能夠產(chǎn)生幾千伏到幾萬伏的電壓,輸出功率可達(dá)幾百兆瓦。所以,大多數(shù)發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)磁極式的。
四川發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子由蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等帶動(dòng)。蒸汽輪機(jī)、水輪機(jī)等將機(jī)械能傳遞給發(fā)電機(jī),發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,輸送給外電路。這就是發(fā)電廠發(fā)電的整個(gè)過程。