發電廠的電是怎麼來的

因為在法拉第的時代，人們用電都是使用鋅、銅和鹽水製作的伏打電池，這種電池製作麻煩，電壓小，發的電不適於普通人使用。但是自然界的磁鐵資源非常豐富，如果使用磁鐵發電，那麼電就能進入千家萬戶了。

法拉第為了這個理想進行了艱苦的實驗，他最初的想法是將一塊磁鐵放在螺線管中，期待著電路中產生電流，但是一直沒有獲得成功。終於，在1831年法拉第的實驗獲得了突破：他發現：隻有在磁鐵插入或者拔出螺線管的過程中，電路中才會產生電流。

我們用現代的方法可以把法拉第的實驗等效成上麵的情況：用一個螺線管連接電流表，將一根磁鐵插入螺線管的過程中，電流表就會產生示數。而且，插入的速度越快，電流表指針的偏轉就越大。同樣，在磁鐵拔出螺線管的過程中，電流表指針也會偏轉，隻是方向相反。但是，如果磁鐵在螺線管中保持靜止不動，電路中就沒有電流產生了。

法拉第終於明白：隻有在運動和變化的過程中，磁鐵才能夠產生電流。法拉第將他的發現總結成五種情況，其中應用在現代發電機的情況是：在磁場中切割磁感線的導體可以產生電流。

比如：我們將一根導線與電流表相連，並且使得導線向右運動，這樣導線就好像切韭菜的刀一樣切斷了磁感線，電路中就會出現電流。而且我們可以使用右手定則判斷電流的方向：如果磁感線穿過右手的手心，大拇指指向導線運動的方向，那麼右手四指的方向就是產生的電流方向。

按照這個原理，法拉第製作了早期的發電機：讓一個金屬圓盤在一塊馬蹄形磁鐵之間轉動，由於金屬圓盤的每一條半徑都可以看作切割磁感線的導體，因此圓盤中心和邊緣之間就會形成電流。

法拉第製作了發電機之後，英國財政大臣問他：你發現的這些東西很有趣，但是，它有什麼用呢？法拉第回答道：哦，閣下，也許過不了多久，你就會對它收稅了。果然，現在電已經成了我們生活必不可少的一部分，誰家用電不交錢呢？

早期的發電機，產生的都是直流電。所謂直流電就是電流方向不發生變化的電流。現在我們的家用電都是交流電，所謂交流電就是方向周期性變化的電流。

具體來說，兩孔插座中有一根線稱為“零線”，零線電壓與大地相同，所以觸摸零線不會觸電。另一根線稱為火線，火線電壓一會兒比大地高，一會兒比大地低。由於電流從高電壓流向低電壓，所以電流有時候從火線流過用電器再流回零線，有時候從零線流過用電器再流回火線，每個周期是1/50s，稱為50Hz的交流電。交流電與直流電相比最大的優點就是改變電壓十分方便，從而可以進行高壓傳輸以減小損耗。

那麼，這種交流電又是如何產生的呢？

交流電可以通過一個線圈在磁場中轉動產生。比如圖中這種情況：在線圈旋轉時，右側導線向上運動，根據右手定則，產生的交流電從c流向d；左側導線向下運動，產生的交流電從a流向b，所以整個電路中的電流流向是cdab方向。在線圈外端通過兩個電刷與外部電路相連，於是電流就可以通過電刷從上向下流過燈泡。

半個周期之後，線圈旋轉半周，ab與cd交換位置，電流方向就會變為badc，這樣一來，電流就會從下向上流過燈泡。於是就形成了交流電。如果線圈勻速轉動，就形成了正弦交流電。

也就是說，隻要能讓線圈與磁鐵發生相對轉動，就可以產生電流。在現代發電機中，旋轉的其實不是線圈，而是磁鐵，稱為轉子。而線圈是不動的，稱為定子。同時，出於工程商的需要，發電機線圈有三組，任意兩組線圈都夾60度角。

這樣一來，當磁鐵在線圈中勻速轉動時，三組線圈中分別產生三個正弦交流電，而且每一個都比前一個滯後1/3周期。

這三個交流電會具有共同的零線（中性線）和不同的火線（輸出線）。在供電時，如果我們把某個火線和零線接入用電器，就是家用電220V， 如果我們把兩根火線接入用電器，就變成了工業用電380V。

那麼， 我們如何才能使得線圈或磁鐵轉動呢？這就取決於發電機的種類。水力發電機是靠水的衝擊使得渦輪機轉動，風力發電機是靠扇葉使發電機轉動，火力發電機是靠燃燒加熱水蒸氣推動渦輪機。這個過程需要消耗外界的能量。總之，發電機就是把其他形式能量轉化成電能的機器。

發電機被發明之後，各種用電器如雨後春筍般出現，人類由此進入了電氣時代。