发电机白油可能是世界上最受欢迎的燃料，但不会持续太久。
现代家庭主要由电力供电 ，不久之后我们大多数人也会驾驶电动汽车。
用电超级方便，您可以使用从煤炭和石油到风和波浪的各种不同方式来生产它。
如果你愿意，你可以在一个地方制作它，然后在世界的另一端使用它。
而且，一旦你生产了它，你就可以将它储存在电池中，并在几天、几周、几个月甚至几年后使用它。
使电力成为可能——而且确实实用的——是一种被称为发电机的极好的电磁装置：一种将普通能量转化为电能的反向工作的电动机。
让我们仔细看看发电机，看看它们是如何工作的！照片：20 世纪中叶的柴油发电机，摄于爱荷华州汉普顿附近的REA 发电厂博物馆。
照片由 Carol M. Highsmith 档案馆提供，国会图书馆版画和照片部。
内容电从哪里来？我们怎样才能发电？发电机是如何工作的？直流发电机交流发电机现实世界中的发电机发电机的功率是多少？便携式发电机了解更多电从哪里来？了解电的最好方法是先给它起一个合适的名字：电能。
如果你想运行任何电器，从烤面包机或 牙刷到 MP3 播放器或电视，你需要为其提供稳定的电能供应。
你要从哪里得到它？有一个基本的物理定律叫做能量守恒这解释了你如何获得能量——以及你如何不能。
根据这条定律，宇宙中的能量是固定的，关于我们能用它做什么，有好消息也有坏消息。
坏消息是我们无法创造比现有更多的能量；好消息是我们也不能破坏任何能量。
我们对能量所能做的就是将它从一种形式转化为另一种形式。
照片：加州因皮里尔县 CalEnergy 的 Leathers 地热发电厂内一台由蒸汽驱动的大型发电机。
照片由 Warren Gretz 提供，由美国能源部/国家可再生能源实验室 (DOE/NREL)提供。
如果你想找到一些电来为你的电视供电，你不会凭空制造能量：能量守恒告诉我们这是不可能的。
你要做的是使用从其他形式转换成你需要的电能的能量。
一般来说，这发生在离你家有一段距离的发电厂里 。
插入电视，电能通过电缆流入其中。
电缆比您想象的要长得多：它实际上从您的电视一直延伸到地下或空中，一直延伸到发电厂，发电厂使用煤、石油等富含能源的燃料为您准备电能，气体，或 原子燃料。
在这个环保时代，您的部分电力也将来自 风力涡轮机、水力发电厂（利用截流河流中的能量发电）或地热能（地球的内部热量）。
无论您的能量来自哪里，它几乎肯定会在发电机的帮助下转化为电能。
只有 太阳能电池和燃料电池 在不使用发电机的情况下发电。
我们怎样才能发电？照片：典型的发电机。
这个可以产生高达 225kW 的电力，用于测试原型风力涡轮机。
照片由 Lee Fingersh 提供，由美国能源部/国家可再生能源实验室 (DOE/NREL) 提供。
如果您阅读了我们关于 电动机的详细文章，您就会非常了解发电机的工作原理：发电机只是反向工作的电动机。
如果您还没有读过那篇文章，您可能想在继续阅读之前快速浏览一下 — 但无论哪种方式，这里都有一个快速摘要。
电动机本质上只是一个紧密缠绕在 铁芯上的铜线线圈，该铁芯可在强大的永磁体内高速自由旋转。
当你给铜线圈通电时，它会变成一个临时的电动磁铁——换句话说，一个电磁铁——并在它周围产生一个磁场。
这个临时磁场推动永磁体产生的磁场并迫使线圈旋转。
通过一些巧妙的设计，可以使线圈沿同一方向连续旋转，旋转一圈又一圈，为从电动牙刷到电动火车的任何东西提供动力。
照片：典型的小型电动机的旋转部件（转子）。
发电机具有完全相同的组件，但工作方式相反，将运动转化为电能。
那么生成器有何不同呢？假设您有一把内置充电电池的电动牙刷。
与其让电池为推动刷子的电机供电，不如反其道而行之呢？如果你反复来回转动刷子怎么办？你要做的是手动转动电动机的 轴大约。
这将使电机内的铜线圈在其永磁体内反复转动。
如果你在磁场中移动一根电线，你就会使电流流过电线——实际上，你就产生了电。
因此，继续转动牙刷足够长的时间，理论上，您将产生足够的电力为其电池充电。
实际上，这就是生成器的工作原理。
（实际上，它比这更棘手一点，你不能用这种方式给你的牙刷充电，尽管欢迎你尝试！）发电机是如何工作的？取一段电线，将其连接到电流表（测量电流的东西）上，然后将其放在磁铁的两极之间。
现在将电线急剧移动通过磁铁产生的无形 磁场，电流将短暂地流过电线（在仪表上记录）。
这是发电机背后的基础科学，由英国科学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 于 1831 年证明（阅读 简短的传记 或长篇传记）。
如果向相反方向移动导线，则会产生反向流动的电流。
（如果您有兴趣，可以使用称为右手法则的东西计算出电流的流动方向 或发电机规则，它是用于计算电机工作原理的左手法则的镜像。
）需要注意的重要一点是，只有当您将电线移过磁场时（或者当您将磁铁移过电线时，这两者是一样的），您才会产生电流。
仅仅将电线放在磁铁附近是不够的：要发电，电线必须经过磁铁，反之亦然。
假设你想产生大量的电力。
整天上下提着一根电线不会很有趣——所以你需要设计一些方法，通过将一个或另一个安装在一个轮子上，使电线移动通过磁铁。
然后，当你转动轮子时，电线和磁铁就会相对移动，从而产生电流。
艺术品：像这样的简单发电机产生交流电（一种周期性反转的电流）。
发电机的每一侧（绿色或橙色）都在向上或向下移动。
当它向上运动时，会产生单向流动的电流；当它向下移动时，电流流向另一方向。
如果你是一个连接到电线的仪表，你不知道电线移动的方向：你所看到的只是电流的方向周期性地反转：你看到的是交流电。
现在这是有趣的部分。
假设您将一根电线弯成一个环，将它放在磁铁的两极之间，并对其进行布置，使其不断旋转——如图所示。
您可能会看到，当您转动环路时，导线的每一侧（橙色侧或绿色侧）有时会向上移动，有时会向下移动。
当它向上移动时，电流会单向流动；当它向下移动时，电流将以相反的方式流动。
因此，像这样的基本发电机会产生电流，每次线圈翻转时都会反转方向（换句话说，交流电或 AC）。
然而，大多数简单的发电机实际上会产生直流电——那么它们是如何管理它的呢？直流发电机正如一个简单的直流电动机使用直流 (DC) 电产生连续的旋转运动一样，一个简单的直流发电机在旋转时产生稳定的直流电供应。
与直流电动机一样，直流发电机也使用换向器。
这听起来很技术性，但它只是一个带有裂口的金属环，可以周期性地反转发电机线圈的电触点，同时反转电流。
正如我们在上面看到的，一个简单的导线环会自动反转它每半圈产生的电流，仅仅是因为它在旋转，换向器的作用是抵消线圈旋转的影响，确保产生直流电。
图稿：比较最简单的直流发电机和最简单的交流发电机。
在此设计中，线圈（灰色）在永磁体的两极之间旋转。
每次旋转半圈时，它产生的电流就会反转。
在直流发电机（顶部）中，每当线圈移动半圈时，换向器就会反转电流，从而抵消电流的反转。
在交流发电机（底部）中，没有换向器，因此输出会随着线圈的旋转而简单地上升、下降和反转。
您可以在右侧的图表中看到每种类型发电机的输出电流。
交流发电机照片：交流发电机是一种产生交流电（交流电）而不是直流电（直流电）的发电机。
在这里，我们可以看到一名机械师从舷外机动船发动机上拆下交流发电机。
照片由 Yesenia Rosas 提供，由美国海军提供 。
如果您想产生交流电 (AC) 而不是直流电怎么办？然后你需要一个交流发电机，它只是一个交流发电机。
最简单的交流发电机就像没有换向器的直流发电机。
当线圈或磁铁相互旋转时，电流自然上升、下降和反转，从而提供交流输出。
正如 交流感应电动机使用电磁铁而不是永磁体产生旋转磁场一样，交流发电机也以类似的方式通过感应工作。
交流发电机主要用于从汽车发动机发电。
汽车使用由 汽油发动机驱动的交流发电机，在行驶过程中为电池充电 （交流电流通过二极管或整流电路转换为直流电 ）。
现实世界中的发电机照片：风力涡轮机上的发电机就位于转子叶片的后面。
（这是最右边的圆柱体）。
照片由 Joe Smith 提供，由 NREL（国家可再生能源实验室）提供。
发电听起来很简单——事实也确实如此。
困难的是你需要付出巨大的体力来产生哪怕是很小的力量。
如果你有一辆带有由车轮驱动的发电机灯的自行车，你就会知道这一点：你必须稍微用力踩踏板才能使灯发光——而这只是为了产生为几个手电筒灯泡供电所需的微量电力。
发电机只是一个非常小的发电机。
在另一个极端，在真正的发电厂中，巨大的发电机由蒸汽轮机提供动力。
这些有点像使用蒸汽驱动的旋转螺旋桨或风车。
蒸汽是由沸水产生的使用燃烧煤炭、石油或其他燃料释放的能量。
（请注意能量守恒在这里也如何应用。
为发电机提供动力的能量来自涡轮机。
为涡轮机提供动力的能量来自燃料。
而燃料——如果是煤或石油——最初来自由发电厂提供动力的电厂太阳的能量。
要点很简单：能量总是必须来自某个地方。
）发电机的功率是多少？发电机的额定功率为瓦特（一种功率测量值，表示每秒产生多少能量）。
正如您所料，发电机越大，产生的功率就越大。
这是从小到大的粗略指南：类型功率（瓦）自行车发电机3个手摇USB发电机20微型风力发电机500小型柴油发电机5000 (5千瓦)风力涡轮机（平均）2,000,000 (2兆瓦)便携式发电机相片：以柴油机为动力的便携式发电机 。
照片由 Brian Read Castillo 提供，由美国海军提供 。
大多数时候，我们都认为电是理所当然的。
我们打开灯 、电视或 洗衣机时，不会停下来思考我们使用的电能必须来自某个地方。
但是，如果您在户外工作，在偏僻的地方，并且没有电力供应可以为您的电锯或 电钻供电怎么办？一种可能性是使用带充电电池的无绳工具。
另一种选择是使用气动工具，例如手提钻。
这些完全是机械的，由压缩空气而不是电力提供动力。
第三种选择是使用便携式发电机。
它只是一个小型汽油发动机 （petrol engine），类似于摩托车上的紧凑型发动机，并附有发电机。
当发动机发出嘎嘎声，燃烧汽油时，它来回推动活塞，转动发电机并产生稳定的电流作为其输出。
在变压器的帮助下，您可以使用这样的发电机在任何需要的地方产生几乎任何您需要的电压。
只要你有足够的汽油，你就可以无限期地自己制造电力。
但请记住能量守恒：用完天然气，你也会用完电！艺术品：发电机技术在 19 世纪飞速发展。
英国化学家和物理学家迈克尔·法拉第 (Michael Faraday) 于 1831 年建造了第一台原始发电机。
在几十年内，许多发明家建造了实用的发电机。
这台机器（“发电机”）由爱德华韦斯顿在 1870 年代设计，作为一种“以比以往更高的效率将机械能转化为电能”的方法。
它有一个静止的磁铁外环（蓝色）和一个位于中心（红色）的旋转电枢（线圈）。
换向器（绿色）将产生的电流转换为直流电。
来自Edward Weston 的美国专利 180,082 再颁发 8,141，由美国专利商标局提供。
