交流 (AC) 發電機

交流電路 > 交流 (AC) 發電機

發電機是一種透過改變穿過線圈的磁力線數目Φ，來產生電動勢 (e.m.f.) 的設備。圖1是其中一類發電機，轉動手柄使處於磁鐵之間的線圈旋轉，這就會產生交流電壓。

圖1: 發電機

發電機的工作原理基於法拉第電磁感應定律：

線圈所感應的電動勢Eemf，與線圈的圈數N、通過線圈所包圍平面 (A) 的磁力線變化率dΦ / dt成正比。

感應現象的效果總是與產生這現象的成因相抗衡。

在發電機中，線圈處於一個勻強磁場中，磁場強度B為常數，由於Φ = B x Aeff，所以Φ與線圈包含磁力線的有效面積Aeff成正比。當線圈旋轉至不同角度時，線圈的有效面積Aeff也隨之產生變化。圖2顯示了這個變化的過程。

圖2: 處於不同角度下的線圈的有效面積

在圖3的Φ波形中，Φ在零點位置的變化最為急速，因此其變化率dΦ / dt在零點位置有最大值。另一方面，Φ的波形在峰值位置的變化最為緩慢，因此其變化率dΦ / dt在峰值位置有最小值。因此感應電動勢Eemf在Φ波形的零點位置為最大值，而在Φ波形的峰值位置為最小值。由發電機所輸出的感應電動勢Eemf是一個交流電壓，其波形如圖4所示。

圖3: 處於不同角度下的磁力線變化率

圖4: 旋轉中線圈的平面位置與磁場方向和感應電動勢的關係

交流電路 > 交流 (AC) 發電機