第一节 交流电的产生
我们已经学过了直流电，除了直流电，还有大小和方向都随时间作周期性变化的电流，叫做交流电，交流电比起直流电来有许多优点，交流电可以利用变压器升高或者降低电压，交流电可以驱动结构简单、运行可靠的感应电动机。因此在工农业生产和日常生活中普遍使用交流电。这一章我们就来学习交流电。交流电和直流电都是电荷定向移动形成的，它们存在着共同点。学习交流电，应该注意这种共同点。但是交流电不同于直流电，有它自己的特点。正是这些特点使交流电具有上述优点。学习交流电，更要注意它的特点。
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。
图 3–1 交流电的产生
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。
发布时间：2025/2/27 下午7:26:08 阅读次数：2012