物理问题 电磁 发电机

Question

手摇发电机发电过程中，发电机的磁能是否被消耗，发电机产生的电能是否全部来自于机械能，如果是，为什么加大磁场可以增加发电机产生的电能

Answer 1

磁能不会被消耗，可以这样考虑，如果发电过程中消耗了磁能，那么磁铁的磁性会变弱，最后消失，而实际上磁铁的磁性并没有被消耗，因为实际生活中是不会考虑为磁铁充磁的，所以没有磁性消耗。只是发电过程中，磁能和电能是相互转化，最终消耗的只是机械能，所以，产生的电能全部来自于机械能。加大磁场时，如果仍要使发电机转起来，会需要更大的力，也就是需要做更多的功，所以这个时候会有更多的机械能转化为电能，因此会增加产生的电能。希望对你有帮助。

Answer 2

发电机的磁能不会被消耗，原因是磁能只是提供磁力线，发电过程中，是电力线圈受力而切割磁力线，消耗的是机械力，不是磁能。而加大磁场，就是加大磁力线，磁力线越多越强，发出的电能就越大越强。追问

那做的功不是没变化吗...为什么电能会增加

追答

做的功和电能成正比的。因为电能增加有两个因素：一是转速；二是磁力线的增多。而电能的增加关键是磁力线的增多或增强。也就是转速越快，每秒钟所切割的磁力线就越多，电能就增加。而机械功的变化，是随同转速的变化而变化的，不是没变化。转速越快，所消耗的功就越大，相反就越小。理解发电机电能的变化，重点是发电线圈切割磁力线的线速（和转速、频率有关）和线数（磁力线数量和强度有关）。

Answer 3

手摇发电机发电过程中，磁场可以理解为一个能量转换条件，机械能通过磁场存在转换为电能，就如同在化学反应过程中“催化剂”的作用类似，它在反应过程中是不消耗的，增加催化剂，可以改变化学反应速度但不能增加生成物，要增加生成物只有增加反应物一样；磁场强度增加，只不过“转换能力”更强，而要得到更多的电能，只有输入更多的机械能；又如通过一个平台叫外卖，可以得到所需商品，若有多个平台同时可以供（相当于增强发电机磁场），将有机会同时得到多个送达的外卖，而前提条件就是必须同时付款。更具体可以参考励磁发电机的工作原理，因为一般手摇发电机大都是永磁发电机，而励磁式发电机的磁场是可调的。

Answer 4

发电机的磁能不被消耗，产生的电能全部来自于外部的能量，如风能、水能、煤的化学能、核能等。E=nBSw，可知B增加E增加，滴耗的电能增加，从外界吸收的能量也增加。如果是手摇发电机，要用更大的力，才能做更多约功，产生更多的电能。追问

可是手摇发电机在F不变的情况下，增加B不也可以增加产生的电能吗

追答

假设用电器是纯电阻，且大小不变，B增加导致E增加，I增加，导致相同时间内消耗的电能增加。电流增加，其安培力增加，我用的为F就是平衡安培力的，安培力越大，我们用的外力越大，做的功越多，归根结底转化的电能来源外界做的功。

B增加后就固定不变了。也就是说磁场能没有变化。

Answer 5

发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。交流发电机原理：
利用导线切割磁力线感应出电势的电磁感应原理，将原动机的机械能变为电能输出。同步发电机由定子和转子两部分组成。定子是发出电力的电枢，转子是磁极。定子由电枢铁芯，均匀排放的三相绕组及机座和端盖等组成。转子通常为隐极式，由励磁绕组、铁芯和轴、护环、中心环等组成。转子的励磁绕组通入直流电流，产生接近于正弦分布磁场（称为转子磁场），其有效励磁磁通与静止的电枢绕组相交链。转子旋转时，转子磁场随同一起旋转、每转一周，磁力线顺序切割定子的每相绕组，在三相定子绕组内感应出三相交流电势。发电机带对称负载运行时，三相电枢电流合成产生一个同步转速的旋转磁场。定子磁场和转子磁场相互作用，会产生制动转矩。从汽轮机/水轮机/燃气轮机，输入的机械转矩克服制动转矩而作功。直流发电机原理：
直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应产生的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势因为电刷A 通过换向片所引出的电动势始终是切割N 极磁力线的线圈边中的电动势。所以电刷A 始终有正极性，同样道理，电刷B 始终有负极性。所以电刷端能引出方向不变但大小变化的脉动电动势