電機(jī)的發(fā)電原理

上一篇文章介紹了電機(jī)的旋轉(zhuǎn)原理。本文將介紹電機(jī)的發(fā)電原理。

如上一篇文章所述，電機(jī)是將電能轉(zhuǎn)換為動力的設(shè)備，可以通過利用磁場和電流相互作用所產(chǎn)生的力來實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。其實(shí)，反之，電機(jī)也能夠通過電磁感應(yīng)將機(jī)械能（運(yùn)動）轉(zhuǎn)換為電能。換個角度說，電機(jī)具有發(fā)電作用。提到發(fā)電，您可能就會想到發(fā)電機(jī)（也稱為“Dynamo”、“Alternator”、“Generator”、“交流發(fā)電機(jī)”等），但是其原理與電機(jī)相同，并且基本結(jié)構(gòu)相似。簡而言之，電機(jī)可以通過使電流流經(jīng)引腳而獲得旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，相反，當(dāng)電機(jī)的軸旋轉(zhuǎn)時，在引腳之間會有電流流過。

什么是電機(jī)的發(fā)電作用？

如前所述，電機(jī)的發(fā)電依賴于電磁感應(yīng)。以下是相關(guān)定律（法則）和發(fā)電作用的圖示。

左圖顯示電流按照弗萊明右手定則流動。通過導(dǎo)線在磁通中的運(yùn)動，在導(dǎo)線中產(chǎn)生電動勢并且有電流流動。

中間的圖和右圖表示按照法拉第定律和楞次定律，當(dāng)磁鐵（磁通）靠近或遠(yuǎn)離線圈時，電流沿不同的方向流動。

我們將在此基礎(chǔ)上來解釋發(fā)電原理。

電機(jī)的發(fā)電原理

假設(shè)面積為S（＝l×h）的線圈在均勻磁場中以ω的角速度旋轉(zhuǎn)。
此時，假設(shè)線圈表面的平行方向（中間圖中的黃線）和相對于磁通密度方向的垂直線（黑色虛線）形成角度為θ（=ωt），則穿透線圈的磁通量Φ由下式表示：

另外，通過電磁感應(yīng)在線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E如下：

當(dāng)線圈表面的平行方向垂直于磁通方向時，電動勢變?yōu)榱?，而水平時電動勢的絕對值最大。

這樣，電機(jī)就具備了發(fā)電作用。我在這里說明的是電機(jī)具有旋轉(zhuǎn)動作和發(fā)電作用，并不意味著要將電機(jī)用于發(fā)電。如果要發(fā)電，通常使用專為發(fā)電進(jìn)行了優(yōu)化的發(fā)電機(jī)。

審核編輯：湯梓紅