法拉第圆盘发电机

法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。

法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。

法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世界上第一台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。后来，人们在此基础上，将蹄形永久磁铁改为能产生强大磁场的电磁铁，用多股导线绕制的线框代替紫铜圆盘，电刷也进行了改进，就制成了功率较大的可供实用的发电机。

如图所示。把该金属圆盘看成有无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径（如：OA、OB、OC）都绕圆心O转动而切割磁感线。根据右手定则可以判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电势较高，而圆心O的电势较低，因此，圆心处将积累了大量的负电荷，而在磁场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆心O处还是低电势，所以这些正电荷将沿半径方向流往圆心O而形成电流。

1831年9月23日，法拉第发明发电机。英国科学家法拉第于1831 年发现了电磁感应原理。这一在人类社会发展过程中起到重要作用的原理是说：当磁场的磁力线发生变化时，在其周围的导线中就会感应产生电流。法拉第曾煞费苦心，通过研究和反复实验，终于发现了这一影响巨大的科学原理，而且他确信，利用此原理肯定能制造出可以实际发电的发电机。发电机是把机械能把转化成电能的装置。通过原动机先将各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后通过发电机转换为电能，经输电、配电网络送往各种用电场合。

由于一次能源形态的不同，可以制成不同的发电机。利用水利资源和水轮机配合，可以制成水轮发电机；由于水库容量和水头落差高低不同，可以制成容量和转速各异的水轮发电机。利用煤、石油等资源，和锅炉，气轮机配合，可以制成汽轮发电机，这种发电机多为高速电机(3000rpm)。此外还有利用风能、原子能、地热等能量的各类发电机。此外，由于发电机工作原理不同又分作直流发电机，异步发电机和同步发电机。在广泛使用的大型发电机都是同步发电机。

黄铜板、有机玻璃板、木板、试管胶塞、导线、各种规格的螺丝若干、角铝、铜管、转动皮带轮轴。

(1)转盘：取材用厚0.6 mm铜板，裁剪出直径21 cm的铜圆盘；另用厚3 mm的有机玻璃板，裁剪出直径18.5 cm的圆盘．用万能胶将有机玻璃圆盘粘合在铜盘的中心对齐，留出边缘的1.5 cm的铜圆环，中心钻一个0.5 cm孔让0.5 cm的螺丝穿过，用螺母把转盘与螺丝固定好。

(2)电刷：用粗导线的铜丝做电刷，先做两个能固定导线位置并能调节伸出长度的固定套管，4 x2 cm的铜板，中间用大功率的电铬铁焊接上一个4 cm长的铜管，铜管上钻两个孔，并铰上螺纹让螺丝能旋进，导线从铜管穿进，穿出导线的一端剥出3 cm长的铜丝团成个铜丝饼，调好伸出长度后，可用这两个螺丝固定．两个固定套管各用4个螺丝钉固定在一个21 X4 cm长木板上，相距10.5 cm，做成两个电刷。

(3)磁场：锯出一块9 X 6 X 1.3 cm的木板，中间钻出直径4 cm的圆孔，套入直径4 cm高6.7 cm的塑料管，把u形磁铁的底部扣在管上，保证它的稳定．

(4)整体组装：底板40 x24 cm的木板，用试管胶塞做四个脚；先装皮带轮轴，将转盘装到转轴上；电刷的木板用角铝固定在底板，调节导线的铜丝饼一个在铜盘的边缘夹紧上、下面和边缘，另一个电刷顶在转轴的中心；U形磁铁的底部扣在管上，管的高度取于把铜盘尽可多地套入U形磁铁的U形磁场内，组装完毕。