理系の雑学・豆知識

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交流発電機の原理

磁界(グリーン)中で導線(赤、空色)を移動させると、電磁誘導の法則によって導体に電流が発生(誘起)されます。その方向はフレミングの右手の法則により決定されます。ここまでは、直流も交流も同じですが、導体から電気を取り出すときに直流では半回転毎に電流の方向を切り替えて、外部に流れる電流の方向を一定の方向にする整流子が必要ですが、交流では整流子が無く、導体に誘起された電流をそのまま取り出すことになります。従って、導体が上方向に移動するときと、下方向に移動するときでは導体に誘起される電流の方向が逆転します。

 この、発電機では、コイル(赤い導体と空色の導体が奥で接続されている)の両端は手前で回転軸にある赤い円環(スリップリング)と空色の円環に接続されています。それぞれの円環には接触子(ブラシ)があり、これを通して回転体から電流を取り出します。

 導体に発生する電流の大きさは磁界の強さと、磁界の向きと直角方向に導体が移動する速度に比例しますので、発電機の コイル は磁界中で円運動をしますので、導体の磁界に対する直角方向の移動は下図において上下方向の移動になります。その大きさはコイルが垂直の時には零で、水平のときが最大になります。したがって、 発生する電流の大きさと方向は円運動の上下方向の成分に比例します。

 一般には、コイルを固定し、磁石を回転させるとスリップリングとブラシが不要となり構造が簡単になります。

  直流の場合には整流の必要からコイルを回転する方式が一般的です。

 

 

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