電是近代文明的一個重要標志,無論你到哪里,幾乎都可以看到電在工作,而我們的生活早已離不開電。沒有電,計算機無法開啟,電燈無法照明,空調(diào)無法制冷……還有很多工作很多事情都無法進行。那么我們所用的電是如何產(chǎn)生的呢?答案就是發(fā)電機。
世界上第一臺發(fā)電機是英國科學家法拉第在1831年發(fā)明的。盡管現(xiàn)在發(fā)電機的種類繁多,如風力發(fā)電機、水力發(fā)電機、同步發(fā)電機、異步發(fā)電機、交流發(fā)電機、測速發(fā)電機、柴油發(fā)電機等。但是其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此,其構(gòu)造的一般原則是:用適當?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路,以產(chǎn)生電磁功率,達到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機就是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的一種機械設(shè)備。
不過,磁生電原理的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風順的。1820年,奧斯特成功地完成了通電導(dǎo)線能使磁針偏轉(zhuǎn)的實驗后,不少科學家就開始了設(shè)想:既然電能產(chǎn)生磁,那么磁能不能產(chǎn)生電呢?
研究過程中,不少科學家的實驗犯了根本性的錯誤,也有的科學家離成功只有一步之遙,但是卻在關(guān)鍵的地方犯了遺憾地錯誤。在同一時期,英國物理學家法拉第從1821年起,也開始磁生電的研究。1831年,他用磁鐵與銅線圈做實驗,設(shè)計了一個新的實驗裝置,并證實了磁鐵和線圈之間的相對運動會在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電。法拉第并不滿足這短暫的電流的產(chǎn)生,他需要的是持續(xù)而穩(wěn)定的電流。
就在這一年,他做了一次非常著名的實驗。法拉第拿起磁鐵,慢慢地把它的一端靠近線圈,身邊的電流表未見擺動,此時,他突然靈機一動,以很快的速度突然把磁鐵插入線圈里。這時,指針奇跡般地擺動了一下又回到零刻度線。法拉第還以為自己看花了眼,又急忙把磁鐵從線圈中抽出來,想再試一次,不料這一拔,奇跡又再一次出現(xiàn)了,不過這次指針是向著相反的方向擺動。為了證實這一事實,法拉第又反復(fù)做了幾十次實驗,最后他得出了磁生電原理:閉合電路的一部分導(dǎo)體做切割磁感線運動時,在導(dǎo)體上就會產(chǎn)生電流的現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象,產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。
兩個月后,法拉第利用磁生電原理試制了能產(chǎn)生穩(wěn)恒電流的第一臺真正的發(fā)電機,標志著人類從蒸汽時代進入了電氣時代。
1867年,德國的維納·西門子設(shè)計出一種新式發(fā)電機,他用電磁鐵替代永久磁鐵制造了一臺自饋式發(fā)電機,也就是說電樞周圍的磁場是由電磁鐵產(chǎn)生的。后來,丹麥工程師索倫·尤思提出能用發(fā)電機本身的電為這些電磁鐵供電,從而使發(fā)電機的發(fā)電能力大大提高。