有一種能源是目前世界上用途最廣泛的,沒有它我們日常生活都會受到極大的影響,它可以用于照明、做飯、通訊、電器和醫學……可以說是滲入到了生活的各個方面,這就是電能。大家或許都曾經好奇過:這種實用的能源是怎麼來的?今天我們就來走進創造這種神奇能源的工具--發電機。
首先讓我們來了解電,這種強大的能源。盡管古往今來自然現象中一直有雷電的存在,但由于知識的缺乏和對自然的崇敬,古代人們對這種電更多地是抱着敬畏心理的,甚至還出現了許多神話傳說:中國有“雷公電母”,外國有“雷神宙斯”等。沒有進一步的研究和技術支持,古代人民對電的看法止于自然和神話。
好在到17世紀,科學走進實踐,自然科學也有所發展,大量對電的實驗研究使得電走下神壇,人們開始對這種能源有所了解,之後富蘭克林首次提出電流概念,對電的研究進一步完善發展了下去。1820年奧斯特電流的磁效應和1831年法拉第發現的電磁感應,揭示了電和磁場之間存在着某種緊密的聯系,使得将其它能源轉化為電能是可行的,人們使用電能成為可能。
1832年,法國人畢克西發明了手搖式直流發電機,這台機器主要是通過轉動永磁體使磁極旋轉,線圈導線中也就産生電流。此外由于磁極變化還會導緻電流方向改變,畢克西還發明了整流子來使電流流入後與磁極一起旋轉,從而使輸出電流方向不變,這個裝置後來也依然得以使用。首創的電動機掀開帷幕後,形形色色的改裝也登上舞台。之後有用電磁鐵替代永磁體以增強磁力的,有鐵環繞線圈替代鐵芯繞線圈的,直流發電改為交流發電的,經過更新換代,在衆多科學家的不斷改進下才有了現在的發電機。
了解了前人的努力,讓我們來繼續解決發電機是如何做到轉換能源的問題。其基本原理并沒有改變,仍然是“磁力生電”。一句話概括,就是借助一個外來的力,使用導體,切割固定磁場,産生電流。這句話就包含了發電機的三個主要原件:提供外力的原動機,作為導體的轉子,作為固定磁場的定子。工作時,原動機的能量使得轉子旋轉,産生磁場,對于定子有一個切割磁力線運動,使得在定子上有一個感應電勢,如果定子與外部電路接通形成閉合電路,則可以輸出電流。“電磁感應”就是電流形成的基礎原理,市面上存在的燃油發電機、柴油機、水輪機等都是驅動發電機運轉,即提供給原動機的動力不同,本質上産生電流的過程仍然是不變的,這樣就可以将不同形式的能量轉化為電能。
到現在,用太陽能、風能、潮汐能都可以發電,發電變得更加綠色環保。而5G時代來勢洶洶,5G市場前景廣闊,基礎5G設施規模相信也會大幅增長,基站發電機也将面臨極大的機遇和挑戰。
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