根据电磁感应原理,当导线在稳定磁场中做切割磁力线的运动时,运动导体内电子受到洛伦兹力的的作用会在导线两端产生电势,电势方向遵循右手定则,这样产生的电势称为动生电动势。发电机就是根据这个原理来发电的,下面通过一个原理模型来演示发电机的工作原理。
现在用一对磁铁来产生发电机的磁场,磁力线从北极到南极。注:为简单清晰,在此图中没有显示闭合的磁路,仅显示用来产生电势部分的磁场。在磁场内放入矩形线圈,线圈两端通向两个滑环,滑环通过电刷连接到输出线上,输出线端连有负载电阻。见图1。
当线圈旋转时,根据电磁感应原理,线圈两端将会产生感应电动势,当磁场是均匀的,矩形线圈作匀速旋转时,感应电势按正弦规律变化,在负载电阻上有正弦交流电通过,所以是一台单相交流发电机原理模型。
下面有一个动画演示这个工作过程,动画中绿色小球运动的方向表示感应电流的方向、运动的速度表示感应电流的大小。
请观看介绍这个交流发电机模型工作原理的3D动画课件。