有一种能源是目前世界上用途最广泛的,没有它我们日常生活都会受到极大的影响,它可以用于照明、做饭、通讯、电器和医学……可以说是渗入到了生活的各个方面,这就是电能。大家或许都曾经好奇过:这种实用的能源是怎么来的?今天我们就来走进创造这种神奇能源的工具--发电机。

把其他能转换为电能的设备称为(可以把其他能源转换为电能)(1)

首先让我们来了解电,这种强大的能源。尽管古往今来自然现象中一直有雷电的存在,但由于知识的缺乏和对自然的崇敬,古代人们对这种电更多地是抱着敬畏心理的,甚至还出现了许多神话传说:中国有“雷公电母”,外国有“雷神宙斯”等。没有进一步的研究和技术支持,古代人民对电的看法止于自然和神话。

把其他能转换为电能的设备称为(可以把其他能源转换为电能)(2)

好在到17世纪,科学走进实践,自然科学也有所发展,大量对电的实验研究使得电走下神坛,人们开始对这种能源有所了解,之后富兰克林首次提出电流概念,对电的研究进一步完善发展了下去。1820年奥斯特电流的磁效应和1831年法拉第发现的电磁感应,揭示了电和磁场之间存在着某种紧密的联系,使得将其它能源转化为电能是可行的,人们使用电能成为可能。

把其他能转换为电能的设备称为(可以把其他能源转换为电能)(3)

1832年,法国人毕克西发明了手摇式直流发电机,这台机器主要是通过转动永磁体使磁极旋转,线圈导线中也就产生电流。此外由于磁极变化还会导致电流方向改变,毕克西还发明了整流子来使电流流入后与磁极一起旋转,从而使输出电流方向不变,这个装置后来也依然得以使用。首创的电动机掀开帷幕后,形形色色的改装也登上舞台。之后有用电磁铁替代永磁体以增强磁力的,有铁环绕线圈替代铁芯绕线圈的,直流发电改为交流发电的,经过更新换代,在众多科学家的不断改进下才有了现在的发电机。

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了解了前人的努力,让我们来继续解决发电机是如何做到转换能源的问题。其基本原理并没有改变,仍然是“磁力生电”。一句话概括,就是借助一个外来的力,使用导体,切割固定磁场,产生电流。这句话就包含了发电机的三个主要原件:提供外力的原动机,作为导体的转子,作为固定磁场的定子。工作时,原动机的能量使得转子旋转,产生磁场,对于定子有一个切割磁力线运动,使得在定子上有一个感应电势,如果定子与外部电路接通形成闭合电路,则可以输出电流。“电磁感应”就是电流形成的基础原理,市面上存在的燃油发电机、柴油机、水轮机等都是驱动发电机运转,即提供给原动机的动力不同,本质上产生电流的过程仍然是不变的,这样就可以将不同形式的能量转化为电能。

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到现在,用太阳能、风能、潮汐能都可以发电,发电变得更加绿色环保。而5G时代来势汹汹,5G市场前景广阔,基础5G设施规模相信也会大幅增长,基站发电机也将面临极大的机遇和挑战。

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