第11章 电是怎样来的

在现代生活里，我们随时随地都用着电。电是一种非常重要的生活资源。很难想象要是没有电，我们的生活该是什么样子？全世界都将陷入黑暗和恐慌，很多东西将无法使用。那么，电是如何产生的呢？

电是怎么生产出来的？回答这个问题前我们不得不提到一位伟大的科学家——法拉第，正是他制造了世界上第一台电磁感应发电机，成为人类电气时代的开拓者。

法拉第在给当时伦敦皇家学院院长戴维当助手七年的时间内积累了大量的电学知识，他在前人的实验研究成果上研究电学。有一天，他得到一块8.5英寸长3/4英寸厚的圆柱形的长条磁棒，并将203英尺长的铜线绕在一个中空的圆筒内，铜线的两端串接一个电流计，铜线是不通电流的。他将磁石的一端挨近铜线，电流计的指针不动。忽然他把磁石完全插入铜线圈内，电流计的指针却突然动起来了。

法拉第又坚持研究很久才得出结论：金属线与磁石之间的相对运动是产生感应电流的必要条件。他又进一步引入了磁力线的概念，总结出被后人称为法拉第电磁感应定律的定理。为了使磁电为人类所用，他又制造了世界上第一台电磁感应发电机，成为日后复杂发电机的始祖。

电是摸不着看不见的，可是用途广泛。电是由不同的微小物质原子中的正电子和负电子的质子组成的，正电和负电荷的数量相同，它们一起围绕着原子运动。

当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷，如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个得到一些剩余电子的物体便带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累附在物体上使其带上静电。所以物体与其他物体接触后分离就会带上静电。在日常生活中脱衣服产生的静电就是“接触分离”起电。

同样，固体、液体甚至气体也会因接触分离而带上静电。这是因为气体也是由分子、原子组成，当空气流动时分子、原子也会发生“接触分离”而起电。

我们都知道摩擦起电而很少听说接触起电。实质上摩擦起电是一个因接触又分离而造成正负电荷不平衡的过程。因此，摩擦起电实质上就是接触分离起电。

另一种常见的起电是感应起电。当带电物体接近不带电物体时会在不带电的导体的两端分别感应出负电和正电。科学家们弄清楚电的产生后就大量地利用它们。发电的方式有很多，如：雷电发电、水能发电、火力发电、核电站（核聚变发电）、摩擦起电、风力发电、柴油发电、太阳能发电、沼气发电、热力发电、垃圾发电、光伏发电、生物发电、海浪发电、天然气发电、地热发电，等等。这些电通过电站传输到我们的城市，使我们生活都更加美好、便利。

不同的发电方式有不同的工作原理。下面我们简单介绍几种：

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。风力发电系统效率很高，但它不是只由一个发电机头组成的，而是一个有一定科技含量的小系统：风力发电机 充电器 数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要，各部分功能为：叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子绕组切割磁力线产生电能。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行。我国也在西部地区大力提倡风力发电。

水力发电系利用河川、湖泊等位于高处具有位能的水流至低处，将其中所含之位能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动机，推动发电机产生电能。利用水力（具有水头）推动水力机械（水轮机）转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械（发电机），随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能，又变成电能的转换过程。因水力发电厂所发出的电力其电压低，要输送到远距离的用户，必须将电压经过变压器提高后，再由架空输电路输送到用户集中区的变电所，再次降低为适合于家庭用户、工厂之用电设备之电压，并由配电线输电到各工厂及家庭用户。