发电厂的电是怎么来的

因为在法拉第的时代,人们用电都是使用锌、铜和盐水制作的伏打电池,这种电池制作麻烦,电压小,发的电不适于普通人使用。但是自然界的磁铁资源非常丰富,如果使用磁铁发电,那么电就能进入千家万户了。

法拉第为了这个理想进行了艰苦的实验,他Z初的想法是将一块磁铁放在螺线管中,期待着电路中产生电流,但是一直没有获得成功。终于,在1831年法拉第的实验获得了突破:他发现:只有在磁铁插入或者拔出螺线管的过程中,电路中才会产生电流。

法拉第终于明白:只有在运动和变化的过程中,磁铁才能够产生电流。法拉第将他的发现总结成五种情况,其中应用在现代电机的情况是:在磁场中切割磁感线的导体可以产生电流。

比如:我们将一根导线与电流表相连,并且使得导线向右运动,这样导线就好像切韭菜的刀一样切断了磁感线,电路中就会出现电流。而且我们可以使用右手定则判断电流的方向:如果磁感线穿过右手的手心,大拇指指向导线运动的方向,那么右手四指的方向就是产生的电流方向。

按照这个原理,法拉第制作了早期的发电机:让一个金属圆盘在一块马蹄形磁铁之间转动,由于金属圆盘的每一条半径都可以看作切割磁感线的导体,因此圆盘中心和边缘之间就会形成电流。

法拉第制作了发电机之后,英国财政大臣问他:你发现的这些东西很有趣,但是,它有什么用呢?法拉第回答道:哦,阁下,也许过不了多久,你就会对它收税了。果然,现在电已经成了我们生活必不可少的一部分,谁家用电不交钱呢?

早期的发电机,产生的都是直流电。所谓直流电就是电流方向不发生变化的电流。现在我们的家用电都是交流电,所谓交流电就是方向周期性变化的电流。

具体来说,两孔插座中有一根线称为“零线”,零线电压与大地相同,所以触摸零线不会触电。另一根线称为火线,火线电压一会儿比大地高,一会儿比大地低。由于电流从高电压流向低电压,所以电流有时候从火线流过用电器再流回零线,有时候从零线流过用电器再流回火线,每个周期是1/50s,称为50Hz的交流电。交流电与直流电相比Z大的优点就是改变电压十分方便,从而可以进行高压传输以减小损耗。

那么,这种交流电又是如何产生的呢?

交流电可以通过一个线圈在磁场中转动产生。比如图中这种情况:在线圈旋转时,右侧导线向上运动,根据右手定则,产生的交流电从c流向d;左侧导线向下运动,产生的交流电从a流向b,所以整个电路中的电流流向是cdab方向。在线圈外端通过两个电刷与外部电路相连,于是电流就可以通过电刷从上向下流过灯泡。

半个周期之后,线圈旋转半周,ab与cd交换位置,电流方向就会变为badc,这样一来,电流就会从下向上流过灯泡。于是就形成了交流电。如果线圈匀速转动,就形成了正弦交流电。

也就是说,只要能让线圈与磁铁发生相对转动,就可以产生电流。在现代发电机中,旋转的其实不是线圈,而是磁铁,称为转子。而线圈是不动的,称为定子。同时,出于工程商的需要,发电机线圈有三组,任意两组线圈都夹60度角。

这样一来,当磁铁在线圈中匀速转动时,三组线圈中分别产生三个正弦交流电,而且每一个都比前一个滞后1/3周期。

这三个交流电会具有共同的零线(中性线)和不同的火线(输出线)。在供电时,如果我们把某个火线和零线接入用电器,就是家用电220V, 如果我们把两根火线接入用电器,就变成了工业用电380V。

那么, 我们如何才能使得线圈或磁铁转动呢?这就取决于发电机的种类。水力发电机是靠水的冲击使得涡轮机转动,风力发电机是靠扇叶使发电机转动,火力发电机是靠燃烧加热水蒸气推动涡轮机。这个过程需要消耗外界的能量。总之,发电机就是把其他形式能量转化成电能的机器。

发电机被发明之后,各种用电器如雨后春笋般出现,人类由此进入了电气时代。

首页 > 电工基础 > 日期:2022-6-25 来源:Internet 作者:yq 浏览量: