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发电机

1831
  • Michael Faraday
展示电磁学中电磁感应原理的发电机装置。.

(图片仅供参考)

An electric generator is a device that converts mechanical energy into electrical energy by utilizing electromagnetic induction. The basic design involves a wire coil rotating within a magnetic field (or a magnet rotating within a coil). This continuous rotation alters the magnetic flux passing through the coil, inducing an alternating 电动势 (电磁场) and current as described by Faraday’s law.

发电机的运行基于 运动电磁场当导体在磁场中运动时,磁场会发生改变。 洛伦兹力 磁场作用于导体内部的自由电荷载流子,推动它们沿导体长度方向运动,从而产生电势差。在典型的交流发电机(或交流发电机)中,一个线圈在外部机械力(例如涡轮机)的作用下旋转。随着线圈的旋转,穿过它的磁通量呈正弦变化:Φ_B = BA cos(ωt)。根据法拉第电磁感应定律,感应电动势也是正弦的:E = -frac{dΦ_B}{dt} = NBAω sin(ωt),其中 N 为线圈匝数,B 为磁场强度,A 为线圈面积,ω 为角速度。由此产生交流电 (AC)。

为了产生直流电 (DC),需要使用一种称为换向器的装置。它每旋转半圈就会反转与外部电路的连接,从而整流输出电流,使其沿单一方向流动。发电机本身并不创造能量,而是一种能量转换器。克服磁力矩(楞次定律的推论)使线圈旋转所做的机械功被转化为电能。

UNESCO Nomenclature: 2205
- 电与磁

类型

物理设备

中断

革命

用法

广泛使用

前体

  • 法拉第感应定律
  • 磁洛伦兹力的发现
  • 发明 伏打桩 (提供制造电磁铁的原料)
  • 汉斯-克里斯蒂安-厄斯泰德发现电磁学

应用程序

  • power plants (水力发电, thermal, nuclear)
  • 风力涡轮机
  • 汽车交流发电机
  • 便携式发电机
  • 自行车发电机
  • 应急电源系统

专利:

NA

潜在创新理念

  • 由管道中的流体流动驱动的微型发电机
  • 可穿戴 generators harvesting energy from joint movement
  • 利用振荡磁体的海浪能转换器
  • 混合动力和电动汽车的高效发电机
  • 振动能量收集为无线传感器供电
  • 飞轮储能 systems with integrated motor-generators
  • 无运动部件的热电发电机
  • 植入生物力学发电机为起搏器供电
  • 空中风能系统(风筝发电机)
  • 磁流体动力(MHD)发电机
Related to: electric generator, dynamo, alternator, Faraday’s law, electromagnetic induction, mechanical energy, electrical energy, alternating current, Michael Faraday, motional 电磁场.

历史背景

发电机

1827
1829
1831
1831
1833
1834
1836
1824
1827
1831
1831
1832
1834
1835
1838

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

第十年 周年纪念日

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