电是近代文明的一个重要标志,无论你到哪里,几乎都可以看到电在工作,而我们的生活早已离不开电。没有电,计算机无法开启,电灯无法照明,空调无法制冷……还有很多工作很多事情都无法进行。那么我们所用的电是如何产生的呢?答案就是发电机。
世界上第一台发电机是英国科学家法拉第在1831年发明的。尽管现在发电机的种类繁多,如风力发电机、水力发电机、同步发电机、异步发电机、交流发电机、测速发电机、柴油发电机等。但是其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此,其构造的一般原则是:用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路,以产生电磁功率,达到能量转换的目的。发电机就是将其他形式的能源转换成电能的一种机械设备。 不过,磁生电原理的发现并不是一帆风顺的。1820年,奥斯特成功地完成了通电导线能使磁针偏转的实验后,不少科学家就开始了设想:既然电能产生磁,那么磁能不能产生电呢?
研究过程中,不少科学家的实验犯了根本性的错误,也有的科学家离成功只有一步之遥,但是却在关键的地方犯了遗憾地错误。在同一时期,英国物理学家法拉第从1821年起,也开始磁生电的研究。1831年,他用磁铁与铜线圈做实验,设计了一个新的实验装置,并证实了磁铁和线圈之间的相对运动会在线圈中产生感应电。法拉第并不满足这短暂的电流的产生,他需要的是持续而稳定的电流。
就在这一年,他做了一次非常著名的实验。法拉第拿起磁铁,慢慢地把它的一端靠近线圈,身边的电流表未见摆动,此时,他突然灵机一动,以很快的速度突然把磁铁插入线圈里。这时,指针奇迹般地摆动了一下又回到零刻度线。法拉第还以为自己看花了眼,又急忙把磁铁从线圈中抽出来,想再试一次,不料这一拔,奇迹又再一次出现了,不过这次指针是向着相反的方向摆动。为了证实这一事实,法拉第又反复做了几十次实验,最后他得出了磁生电原理:闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时,在导体上就会产生电流的现象叫电磁感应现象,产生的电流叫做感应电流。 两个月后,法拉第利用磁生电原理试制了能产生稳恒电流的第一台真正的发电机,标志着人类从蒸汽时代进入了电气时代。
1867年,德国的维纳·西门子设计出一种新式发电机,他用电磁铁替代永久磁铁制造了一台自馈式发电机,也就是说电枢周围的磁场是由电磁铁产生的。后来,丹麦工程师索伦·尤思提出能用发电机本身的电为这些电磁铁供电,从而使发电机的发电能力大大提高。 |
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