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　　发电机的发明及应用 在公元 1831 年法拉第将一个封闭电路中的 导线通过电磁 场导线转动 有电流流过电 线法拉第因 此了解到电和 磁场之间有某 种紧密的关连 他建造了第 一座发电机原 型其中包括 了在磁场中迥 转的铜盘此 发电机产生了 电力。在此之 前所有的电 皆由静电机器 和电池所产生 而这二者均 无法产生巨大 力量。但是 法拉第的发电 机终于改变了 一切。 发电机包括一个能在 二个或二个以 上的磁场间迅 速旋转的电磁 铁当二个磁 场相互交错 就产生了电 由电线从发电 机中导出。电 子工程师依发 电机线绕的方 式和磁铁的安 排而获得交 流电AC或直流 电DC大部 分发电机都是 产生交流电 它比直流电更 易由传输线作 长距离的传送 。 学过物理课的人都会 记得英国科 学家法拉第 于 1831 年发现了电磁感应原理。 这一在人类社 会发展过程中 起到重要作用 的原理是说“当 磁场的磁力线 发生变化时 在其周围的导 线中就会感应 产生电流。” 法拉第曾煞费苦心 通过研究和反 复实验终于 发现了这一影 响巨大的科学 原理而且他 确信利用此 原理肯定能制 造出可以实际 发电的发电机 。 就在法拉第发现电磁 感应原理的第 二年受法拉 第发现的启示 法国人皮克 希应用电磁感 应原理制成了 最初的发电机 。 皮克希的发电机是在 靠近可以旋转 的 U 形 磁铁通过手 轮和齿轮使其 旋转的地方 用两根铁芯 绕上导线线圈 使其分别对 准磁铁的 N 极和 S 极 并将线圈导 线引出。这样 摇动手轮使 磁铁旋转时 由于磁力线发 生了变化结 果在线圈导线 中就产生了电 流。 由这种发电机的装置 可以知道每 当磁铁旋转半 圈时线圈所 对应的磁铁的 磁极就改变一 次从而使电 流的方向也跟 着改变一次。 为了改变这种 情况使电流 方向保持不变 皮克希想出 了一个巧妙的 办法在磁铁 的旋转轴上加 装两片相互隔 开成圆筒状的 金属片由线 圈引出的两条 线头经弹簧 片分别与两个 金属片相接触 。另外再用 两根导线与两 个金属片接触 以引出电流 。这个装置 就叫做整流子 在后来的发 电机上仍得到 应用。 整流子为什么能保持 电流方向不变 呢这是因为 电流从线圈流 入整流子而 整流子是和磁 铁一起旋转的 。当磁铁转过 半圈线圈中 电流方向倒逆 过来整流子 也正好转过半 周来而掉转了 方向因而输 出的电流方向 始终是不变的 。 皮克希发明的这种发 电机在世界上 是首创当然 也有其不足之 处。需要对它 进行改进的地 方一是转动 磁铁不如转动 线圈更为方便 灵活二是通 过整流子可以 得到定向的电 流但是电流 强弱还是不断 变化的。为改 变这种情况 人们采用增加 一些磁铁和线 圈数量并稍 微错开地将变 化的电流一起 引出的办法 使输出电流的 强度变化控制 在一定的范围 内。 从皮克希发明发电机 后的 30 多年间虽 然有所改进 并出现了一些 新发明但成 果不大始终 未能研制出能 输出像电池那 样大的电流 而且可供实用 的发电机。 1867 年德国发明家韦纳冯 西门子对 发电机提出了 重大改进。他 认为在发电 机上不用磁铁 即永久磁铁 而用电磁 铁这样可使 磁力增强产 生强大的电流 。 西门子用电磁铁代替 永久磁铁发电 的原理是电 磁铁的铁芯在 不通电流时 也还残存有微 弱的磁性。当 转动线圈时 利用这一微弱 的剩磁发出电 流再反回给 电磁铁促使 其磁力增强 于是电磁铁也 能产生出强磁 性。 接着西门子着手研 究电磁铁式发 电机。很快就 制成了这种新 型的发电机 它能产生皮克 发电机所远不 能相比的强大 电流。同时 这种发电机比 连接一大堆电 池来通电要方 便得多因而 它作为实用发 电机被广泛应 用起来。 西门子的新型发电机 问世后不久 意大利物理学 家帕其努悌 于 1865 年发明了环状发电机电枢 。这种电枢是 以在铁环上绕 线圈代替在铁 芯棒上绕制的 线圈从而提 高了发电机的 效率。 实际上帕斯努悌早 在 1860 年就提出了发电机电枢 的设想但未 能引起的人们 的注意。1865 年他又在一本杂 志上发表了这 一独创性的见 解仍未得到 社会的公认。