2020-02-07 11:49:18 佚名

广汉广寒宫

发电机本质上是产生不断变化的电动势的装置。如图1：

线圈在磁场中旋转，产生的电动势也是呈正玄变化，如图2:微观的角度看，就是铜线圈内的电子，在电势的作用下，来回流动，流动的强度和频率和正玄波一致。

所以，微观上，没有电子不断地流出发电机线圈，也就不存在电子流不完的问题，这只是错觉！

工业电机哥

为什么发电机里面的电子用不完，一直发电一直可以有电子发出来？

中学老师就告诉我们电子的定向移动产生了电流，电子源源不断的从发电机流向千家万户，难道发电机里的电子就不会少吗？比如三峡电站，装机容量达到了2240万千瓦，供给了江苏、广东、上海等近十个省市，那么多电子哪里来？

电流<strong>是如何产生的？

本文开头不是已经说了吗？电子的定向移动产生了电流，那么电子为什么会定向移动呢？因为导体的两端存在电动势，电子在电动势的作用下，在闭合回路中流动。在这个话题中有一个关键，就是电源，我们常说的电源就是电动势的提供者，一般我们所说的电源有各种发电机，各种蓄电池等，电动势的产生方式五花八门，不过我们今天要介绍一个最早工业应用，也是现代社会应用中最广泛、应用法拉第电磁感应定律的电磁电发电机。

导体在磁场中运动产生电流，而电流方向则可以很简单的用右手定则来判断，N-S磁力线穿过手心，即大拇指方向为导体运动方向，那么四根手指的方向就是电流方向！

“左通力右生电”是我们当年的记忆口诀，不知道各位是否还能想得起来，意思是说，判断因电而动力的方向需要用左手，判断因动而电的电流方向需要用右手。那么磁场为什么会产生电动势呢？

导体在磁场中的运动会切割磁力线，根据法拉第电磁感应定律，这个过程会产生感应电动势，但本质却是带电荷的粒子受到了洛伦兹力的作用，导体中有有两种带电的粒子，一种是电子（负电荷），另一种是正电荷的质子（原子核由质子和中性的中子组成），按理来说质子也会移动，当然如果是离子状态的话（游离了核外电子的原子核），但导体并没有达到等离子状态，因此原子核无法移动。

而导体中的原子核对最外层外电子束缚力很弱，因此在洛仑兹力的作用下，这些电子的移动产生了电流！

真的是电子的移动产生了电流吗？

毫无疑问，确实是电子的移动才产生了电流，但电子移动的速度只有几厘米/秒，这明显与我们日常操作不符合，开关一合上灯就打开了，假如几厘米/秒的话，从开关到灯泡至少也有数米，也许半分钟才能见到灯亮，这是为何？

个中的关键是电场，原本整个导体中电子与原子核的电荷中和，电动势是零，一旦电子脱离原子核束缚形成定向流动的自由电子，尽管它速度很慢，但它的电场传播速度是光速，将会以光的速度在导体两端建立起一个电动势，在这个电动势作用下，电流在导体中以光的速度建立。

电子真的从发电机里到你家了吗？

这真的是个很有趣的问题，很多朋友认为，我们家中电线中流动的电子不是从发电站的发电机里来的吗？我们来看看下面这个输电模型：

发电站发出的电我们并不能直接使用，这有两个原因，对于用户来说，这个电压太高，比如10MW以下的发电机一般输出为6kv左右，50-100MW的发电机输出为10.5kv，300MW的发电机输出18kv，但对于远距离输电这个电压又太低，因此必须用变电站将电压升高，比如110KV甚至更高，经过远距离输电后到达目的地，首先这个变电所并不是将电压直接变换为380V的民用电压（三相，相线电压380V，单相即220V），而是一个比较高的电压后在区域输电，比如10kv，然后到小区变压器再转换为380V三相民用电。

变压器是一种利用互感原理进行电压变换的一种设备（请注意交流电才能使用变压器变换电压，直流电方法比较复杂）：

初级匝数>次级匝数，降压变压器

初级匝数

从发电站出来的变电站，属于升压变压器，而到目的地则需要降压变压器，所以各位会很痛苦的发现一个事实，发电站出来的电子在变压器初级绕组那里逛了一圈后就又回到发电机了，然后在洛仑兹力的作用下又跑出来，源源不断的循环。

当年你合上开关的瞬间，断路器L和N线之间将建立一个电源带来的电动势，然后电线中的电子即开始流动产生电流，所以从另一个角度来看，你家的灯点亮是因为你自己家导线中电子的流动产生的电流，但供电公司却要向你家收费，是不是一件超丧的事情？

当然这开个玩笑，想必大家都能明白这个简单的道理。

星辰大海路上的种花家

在人类文明的发展史上，电的发现和应用绝对是一个里程碑，时至今日，电早就已经与我们的生活密不可分，可以说如果没有了电，我们人类将会在一夜之间回到古代。

通常情况下，当有合适的电流通过了某个电器，这个电器就可以正常工作了。那么什么是电流呢？物理老师告诉我们，电流是指自由电子在导体中的有规则的定向运动。

由于我们所用的电都是由发电机产生的，因此我们似乎可以得出一个结论，即发电机源源不断将电子发送出来，并将它们送到千家万户。

于是一个问题就显现出来了：为什么发电机里面的电子用不完，一直发电一直可以有电子发出来？

先简单说明一下，电流的方向是人为定义的，而事实上，人们定义的电流方向与电子运动实际方向是相反的，为什么会这样呢？这是因为在人们最初发现电的时代，科学家还对微观世界一无所知，根本就不知道电子的存在。

他们只能根据已知的现象，来定义电流的方向，直到电子被发现以后，人们才意识到这是个错误，但是由于人们对电流的概念已经根深蒂固，而且这个错误也无关紧要，所以电流这个概念就一直沿用至今了。

当发电机工作时，它的金属线圈会做切割磁力线的运动，这时线圈内的自由电子，就会在电磁感应的作用下固定地向线圈一端移动，于是这一端就带负电，相应的另外一端就带正电，这样在线圈的两端就产生了感应电动势。

在这种情况下，如果在线圈两端之间形成了闭合的通路，那么自由电子就会在这个通路中做定向运动，从而形成电流。我们可以看到，电流形成的必要条件就是形成一个闭合的通路，可以简单地理解为，电子从发电机的负极出发，然后从正极回来。

这就意味着，电子的流动是一个循环，在这个过程中，电子根本就没有消耗。

那么我们平时用的电消耗的是什么呢？其实我们对电的应用，主要是利用了电流通过相关用电器具时，所产生的各种效应，例如热效应、电磁效应以及化学效应等。从能量转换的角度来看，发电机就是一种将机械能转化为电能的设备，电子只是能量的携带者，而不是消耗品。

我们平常使用的大多数都是交流电，所谓的交流电，是指电流的方向会随着时间做周期性的变化。同样的，交流电的电流必须在一个闭合的通路中才可以形成，只不过这个通路里的电子一会儿向前，一会儿向后。总体上来讲，道理还是前面讲的一样，电子并没有在这个过程中消耗。

值得一提的是，发电厂的发电机所发出的电，是要经过几级变压器的变压才最终到达千家万户，在这些变压器之间都相互绝缘，它们之间的能量是通过特定的电磁感应来完成转换的。每一级变压器都是一个闭合的通路，在这些通路里所有的电子都是在做循环运动，因为没有消耗，所以它们是永远都不会用完。

回答完毕，欢迎大家关注我们，我们下次再见`

魅力科学君

前面几位答主回答得都比较正确。只是还不够全面深入。

首先，电子是物质颗粒，在发电机里，电子受到了磁铁磁力线柱（一捆密集的电子线）的亲密接触而被推动，使得线圈内的电子发生了位置移动。电子的移动就是电流。

其次，发电机依靠磁铁磁力和导体（线）发电。磁铁，带有磁力线，磁力线不是虚无的东西，它是由数以亿计根电子线组成的“一股”磁力线柱。电子线由电子之间的异性相吸连接而成，具有统一的方向性趋势力回路。

有了磁力线以后，当发电机转子开始转动时，定子上位置固定的磁力线柱会对转子线圈中的可移动电子产生两种力的作用。一种是：线圈内的自由电子会立即被磁化。磁化，即导体中的自由电子跟随磁铁发出来的磁力线极性方向做出瞬间异性感应排列，由此形成线内电子“线柱”。二是：磁铁磁力线柱会对线圈内的电子产生压力。如果间隙性“切割”施压，电子就会在回路内得以高速流动。这犹如水泵涡轮切割水，对管里的水增压，导致水在管内不断循环流动一样。

闭合电路上因为存在着电子的循环流动。所以，电子基本上还是哪些电子，这样电子就不存在用完的问题了。当然，整个回路的导体上会发生一小部分电子以导体发热和做功的形式逃逸到周围空间当中。比如电焊时的光电子逃逸、整个系统回路上发热时的电子逃逸等。这部分逃逸掉的电子会从空间中随发电机的电流极性切换，间隙性地得到补充。即从那里失去就会从那里补回来。因为在空间环境中充满着静电子。

当闭合回路断开后，导体中的电子虽然一样受到磁力线柱推动力的作用，但因缺乏电子回路补充而没有作用（推动）到后续电子。这时的发电机转动几乎没有遇到阻力。这也好比是管子里循环的水，通过水泵增压。当水管被切断开来后，水不再经过水泵循环，水泵因得不到水的循环补充而发生了空转。所以水泵空转时没有阻力，给水泵提供的动能可以降低到最低。就是这个道理。

值得注意的是：假如发电机线圈内的电子没有经过磁化。也就是说，电子的极性方向是杂乱无章的。那么发电机发出的电在电动机做功中就不能产生新的磁场，电动机就不会有磁感应而转动起来。这说明发电机里的磁铁磁场会对线圈电子进行极化。

其次，导体电子被磁化后，电子以光速进行异性排列，并形成了电子线柱，线柱力可以通过整体线柱移动来传递动能。因此，闭合电路上的任意一个点上，瞬间就拥有了足够强的电压。这种情况与水泵产生水压不同，水泵产生的水压不会瞬间传递到水龙头处，因为它还牵涉到水管内的水本来空间密度相对低，还需要时间来对水进行压缩。所以水分子之间没有形成像电子线那样的线柱力。

总的说来，发电机磁铁发出磁力线柱，线柱推动发电机线圈内可移动电子运动，产生电流。在闭合电路里，运动电子处于循环流动当中，故发电机一直有电流。此时不存在电子用不完的问题。而在开放电路中，磁力线再也切割不到后续电子，线圈内的电子也就不会发生运动。所以发电机实际上基本处于空转当中，这时给发电机提供的动能也就可以降低到最低值。

海门老冯

这是个很好的问题，电路在很多情况下可以类比到水路上，假设在一个闭合的水路中，水在水泵的作用下一直在循环流动，可以知道，水分子并不会减少。而且这些水分子并不是来自水泵内部，而是本来就存在于水路中。

回到本题，发电机的作用就相当于水泵，发电机自己并不产生电子，自由电子固有的存在于导线中，发电机只是给了电路中电荷的一个驱动力，请注意：发动机只是电动势的提供者，电子不会凭空产生和消失，电子在电动势的作用下，在闭合回路中流动，所以并不会减少。

电子的流动方向是这样的：在直流电路中，电子从负极出发回到了正极，在电源内部，电子从正极又回到了负极，因此电子是用不完的。

在如上图所示的交流电路中，零线接地，电位被大地始终钳制为0电位，另一端电压以工频50Hz周期性的变化，时正时负，电子在电路中的方向也是周期性变化，电子也不会消耗，而且零线电位与流过的电流大小无关。

深究发电机内部的发电原理是这样的：

到目前为止，不管是火力发电、核能发电、还是水力发电、风力发电，发电应用的基本原理都是法拉第电磁感应定律。

发电机的基本构造很简单，就是磁场加导体，导体在磁场中做切割磁感线的运动，就会产生感应电动势，电磁感应定律的实质是带电粒子受到洛伦兹力的作用，导体中有带正点的电荷和带负电的电子，当导体在做切割磁力线时的运动时，带电粒子就会受到洛伦兹力而产生定向移动，由于电子和原子核所带的电荷电性恰好相反，因此它们其受到的洛伦兹力方向相反，在导体中就会产生感应电动势。

电子移动的快吗？

电流的传播速度是光速，通常认为电流传播不需要时间，但实际上导体中电子的移动速度非常慢，一秒钟大概只有几厘米，与光速相差很远。

那么电流如何做到光速传播的？

这是因为，电场的传播速度是光速，在电源接通瞬间，在电动势的作用下，整个导体就建立了电场，导体中的所有电子接收到电场的“指令”就开始定向运动，所以电子移动得并不快，快的是电场。

形象的比喻就是：一条5000m自来水管线，当你打开水龙头的时候，自来水的就出来了，并不是自来水厂的水瞬间移动了5000m，而是打开瞬间，水管中所有的水再水压作用下都要移动，水压的传递速度就是电流的速度。

今天的科普就到这里了，更多科普欢迎留言！

核先生科普

我对电是个外行，不大懂得电能产生的原因。一些人说的电是导体里本来就有的，只是不能形成电流，是发电机的工作才有了电的流动这不假，电始终在导体里循环，发电机的作用是提供了相当于水泵的作用，它使电路产生了电动势，才始得导体有了电流。但用电器僻如电视机，电子枪不断打击荧光屏发光，这是在消耗了电能，并没有回收；再僻如：我们给手机充电，消耗了电网电能，电网把电能传给了手机电池，然后拨掉电源线，手机中的电被手机消耗完后，这个过程并没有连接电网，电网的电应该越来越少才对，而实际是丝毫不减；再僻如：一般用电器，都从变压器那里接地，接地意味着回流电并没有回到发电机，而是进入地下了。如此等等，说明发电机仅仅是个电动势势能产生源之说是不可靠的。

那你说发电机为什么会有源源不断的电能呢？以个人之浅见，宇宙中实际上充满了电，平时这个电处于等粒子状态，只有在有磁场的情况下，正负电子才站队分离，也必须在旋转导体中才可以产生电动势，有了电动势，导体中才会有电流。宇宙之大，电能之多，自然是用不完，这头在用，用电器那里又失放出去，重新回归大自然，所有物质的外围都是由电子组成，电自然是永远也用不完。

理想无限延伸

“为什么发电机里面的电子用不完，一直发电一直可以有电子发出来？”，其实我们用的不是电子，而是电能。举个例子，我们使用内燃机提供机械能，但我们实际需要使用的是机械能，而非内燃机，所以，我们使用了机械能，但内燃机本身会消失吗？

电能与电子

电能属于能量的一种，能量是一种无形的物质，不同形式的能量之间可以互相转化，电流就可以看做是电能的携带者，我们可以通过电阻丝把电能转化为热能，可以通过灯泡把电能转化为光能，可以通过电动机把电能转化为机械能，正因如此，电能对于人类文明是如此的重要。

电子是一种亚原子粒子，带有负电荷，这里我们要区别一下电子与电荷，电子可以认为是一种实物，电荷可以代表一种物质的性质，或者说电荷就是电本身。电流的形成过程过程大致是这样：当导体两端施加电压后，导体内部以接近光速的速度建立电场，由于电场的存在，导体内之前处于自由移动状态的电子立即开始做定向移动，从而产生电流，通电导体内电子的移动速度非常慢，往往只有数毫米每秒。

发电机发出的是能量

法拉第电磁感应定律告诉我们，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,就会产生电流，这也是发电机的基本原理。在这个过程中，机械能转化为电场能，导体两端由于有电动势的存在，闭合电路内部就会出现电子的定向移动，既电流。从这点看，发电机发出的是电压，由于有电压的存在，所以才有电流形成，就像供水系统一样，在闭合管路中，水泵提供水压，只有拧开阀门才会形成水流。

同样，如果只存在电压，而没有闭合的线路，那也不会形成电流。当导体内部建立电场后，电子会受到库仑力的作用而发生移动，这个移动速度是非常缓慢的，而且在实际的供电系统中，由于变压器的存在，导线并非是连接在一起的，这就造成导线中的电子实际上是处于发电机到变压器或者变压器之间循环移动状态，所以电子是不会用完的。

结语

发电机产生的电动势使导线内的电子不断移动，但是具有电流的电路都是闭合回路，所以电子处于循环移动状态，肯定也就不会存在被用完这种情况了，还有一点，我们所说的用电，实际上用的是电能而非电子本身。

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漫步的小豆子

“为什么发电机里的电子用不完，一直先电一直可以有电子发出来”

首先，题目这个提法有概念性错误，或者是个模糊概念。尽管发电机发出的电也含正负电子，但是，大多的发电机发出的电是交流电，正负电子的方向性不像直流电那么清晰，发电机所发出的电是通过用电，从高电势经负载再到低电势，形成一个闭合回路。

目前常见的发电机组由定子线圈和电枢（即俗称为转子线圈），和砺磁装置（或砺磁机）组成。

其发电过程是：原动力由柴油机或水轮机或风能机产生的机械能带动发电机的电枢（俗称转子）转动，电枢上嵌入的线圈接在电枢的集电环上，通过碳刷与蓄电池组之间联接的砺磁装置，使电枢线圈产生磁场，该电枢在机械能带动下旋转使N一S磁场变化，在定子线圈上产生感应电势，其电势不断增加到设定值并源源不断向用电设备供电，此过程称为机机能带动磁能转变为电能。俗称磁生电。

无知小释

首先一点，问题本身就有一种认知上的误区，电子不会凭空消失也不会凭空消失，发电机本身并不产生电子，也无所谓“用不完”，发电机的工作原理其实很简单，就是法拉第电磁感应定律，利用磁场和导体，导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生感应电动势，发电机本身只提供电动势，而非电子。

电能是在闭合的回路中流动，电子本身并不会减少。发电机就相当于一个水泵，它自己不产生电子，只提供电动势，自由电子只存在固有的导体中，而电动势相当于提供给了自由电子一个驱动力。

还拿水泵举例子。我们家里都有自来水，每次当你打开自来水的瞬间，水就会流出来，流出来的水当然不是自来水公司刚刚过滤出来的水，而是这些水早就存在于水管中，当你打开水龙头的瞬间，自来水在水压的作用下都会移动，水压传递的水都就相当于电流的速度。

电流的性质也是类地的。实际上导体中自由电子移动的速度是非常慢的，每秒钟只能移动几厘米，但我们知道电流的速度其实是光速，为何是这样？电子移动虽然很慢，但电场的速度很快，就是光速。电动势作用下可以产生电场，而电场可以让导体中所有电子同时移动，这就相当于水压让自来水中的水流同时移动一样，所以我们感觉到电流很快，达到光速！

平时我们用的电池只能就是提供了电动势，电池没电了就是没有了电动势，就与普通的导体没有本质区别。而发电机也是一样，只要发电机一直转动，就会一直产生电流。