§7發電機的發明

§7發電機的發明(1/3)

英國科學家法拉第於1831　年發現了電磁感應原理。這一在人類社會發展過程中起到重要作用的原理是說：“當磁場的磁力線發生變化時，在其周圍的導線中就會感應產生電流。”

法拉第曾煞費苦心，通過研究和反複實驗，終於發現了這一影響巨大的科學原理，而且他確信，利用此原理肯定能製造出可以實際發電的發電機。

在1831年，法拉第將一個封閉電路中的導線通過電磁場，導線轉動有電流流過電線，法拉第因此了解到電和磁場之間有某種緊密的關連，他建造了第一座發電機原型，其中包括了在磁場中迥轉的銅盤，此發電機產生了電力。在此之前，所有的電皆由靜電機器和電池所產生，而這二者均無法產生巨大力量。

就在法拉第發現電磁感應原理的第二年，受法拉第發現的啟示，法國人皮克希應用電磁感應原理製成了最初的發電機。

皮克希的發電機是在靠近可以旋轉的U　形磁鐵（通過手輪和齒輪使其旋轉）的地方，用兩根鐵芯繞上導線線圈，使其分別對準磁鐵的N　極和S　極，並將線圈導線引出。這樣，搖動手輪使磁鐵旋轉時，由於磁力線發生了變化，結果在線圈導線中就產生了電流。

由這種發電機的裝置可以知道，每當磁鐵旋轉半圈時，線圈所對應的磁鐵的磁極就改變一次，從而使電流的方向也跟著改變一次。為了改變這種情況，使電流方向保持不變，皮克希想出了一個巧妙的辦法：在磁鐵的旋轉軸上加裝兩片相互隔開成圓筒狀的金屬片，由線圈引出的兩條線頭，經彈簧片分別與兩個金屬片相接觸。另外，再用兩根導線與兩個金屬片接觸，以引出電流。這個裝置，就叫做整流子，在後來的發電機上仍得到應用。

整流子為什麽能保持電流方

向不變呢？這是因為電流從線圈流入整流子，而整流子是和磁鐵一起旋轉的。當磁鐵轉過半圈，線圈中電流方向倒逆過來，整流子也正好轉過半周來而掉轉了方向，因而輸出的電流方向始終是不變的。

皮克希發明的這種發電機在世界上是首創，當然也有其不足之處。需要對它進行改進的地方，一是轉動磁鐵不如轉動線圈更為方便靈活；二是通過整流子可以得到定向的電流，但是電流強弱還是不斷變化的。為改變這種情況，人們采用增加一些磁鐵和線圈數量，並稍微錯開地將變化的電流一起引出的辦法，使輸出電流的強度變化控製在一定的範圍內。

從皮克希發明發電機後的30　多年間，雖然有所改進，並出現了一些新發明，但成果不大，始終未能研製出能輸出像電池那樣大的電流，而且可供實用的發電機。

1867　年，德國發明家韋納.馮.西門子對發電機提出了重大改進。他認為，在發電機上不用磁鐵（即永久磁鐵），而用電磁鐵，這樣可使磁力增強，產生強大的電流。

西門子用電磁鐵代替永久磁鐵發電的原理是，電磁鐵的鐵芯在不通電流時，也還殘存有微弱的磁性。當轉動線圈時，利用這一微弱的剩磁發出電流，再反回給電磁鐵，促使其磁力增強，於是電磁鐵也能產生出強磁性。接著，西門子著手研究電磁鐵式發電機。很快就製成了這種新型的發電機，它能產生皮克希發電機所遠不能相比的強大電流。同時，這種發電機比連接一大堆電池來通電要方便得多，因而它作為實用發電機被廣泛應用起來。

西門子的新型發電機問世後不久，意大利物理學家帕其努悌於1865　年發明了環狀發電機電樞。這種電樞是以在鐵環上繞線圈代替在鐵芯棒上繞製的線圈，從而提高

了發電機的效率。

實際上，帕斯努悌早在1860　年就提出了發電機電樞的設想，但未能引起的人們的注意。1865　年，他又在一本雜誌上發表了這一獨創性的見解，仍未得到社會的公認。到了1869　年，比利時學者吉拉姆在法國巴黎研究電學時，看到了帕其努悌發表的文章，認為這一發明有其優越性。於是，他就根據帕其努悌的設計方案，兼采納了西門子的電磁鐵式發電機原理進行研製，於1870　年製成了性能優良的發電機。

在帕其努悌的發明中，對發電機的整流子部分進行了重要改進，使發電機發出的電流強度變化極小。而采用帕其努悌設計方案製成的吉拉姆式發電機，其發出的電流強度變化也很小。這是吉拉姆發電機的優良性能的表現之一。吉拉姆發電機的性能好，所以銷路很廣，他不僅發了財，而且被人們譽為“發電機之父”。有些人看到吉拉姆發明發電機獲得成功，也想對發電機進行改進從而製造出更先進的發電機。在這些人中，就有德國的西門子公司研究發電機的工程師阿特涅。他發明了吉拉姆發電機不同的線圈繞線方式，製成了性能良好的發電機。

西門子公司由於阿特涅的這項發明而益發馳名。於是，德國以西門子公司為核心，大力研製各種發電機，從而使電力工業得到了迅速的發展。西門子公司的阿特涅於1873　年發明了交流發電機。此後，對交流發電機的研究工作便盛行起來，從而使這種發電機得到了迅速的發展。

具有應用價值的發電機是西門子在1866年製造成功的。準確的說，法拉第將電磁感應原理以實物的形式表現了出來，而西門子則將發電機提高到了應用的高度。但是，發電機的原理以及最原始的發電機，則是法拉第製造的。

（本章完）