发电机的工作原理基于法拉第电磁感应定律，即导体在变化的磁场中会感应出电动势（电压），从而驱动电流。以下是详细分析：

一、核心原理：电磁感应

1. 法拉第定律：当导体（如线圈）在磁场中切割磁感线，或磁场强度随时间变化时，导体两端会产生感应电动势。
2. 能量转换：发电机将机械能（如涡轮机旋转）转化为电能。

二、主要结构

典型发电机由以下部件组成：

1. 转子（电枢或磁极）：旋转部分，通常由电磁铁或永磁体提供磁场。
2. 定子：固定部分，包含导电线圈（绕组）。
3. 滑环和电刷（交流发电机）或换向器（直流发电机）：用于导出电流。

三、工作过程（以交流发电机为例）

1. 磁场旋转：外部动力（如蒸汽、水流）驱动转子旋转，磁场随之转动。
2. 磁通量变化：定子线圈中的磁场强度周期性变化（北极和南极交替靠近线圈）。
3. 感应电流：根据法拉第定律，线圈中产生交变电动势，形成正弦波交流电。
4. 电流输出：通过滑环和电刷将电流引出到外部电路。

四、图解分析（文字描述）

1. 初始位置：转子磁场与定子线圈垂直，磁通量最大，但变化率为零→电流为零。
2. 旋转90度：磁场平行于线圈，磁通量变化最快→电流达到峰值。
3. 旋转180度：磁场反向，电流方向反转，形成完整的正弦波周期。

五、交流与直流发电机的区别

• 交流发电机：使用滑环，输出电流方向周期性改变。
• 直流发电机：使用换向器，通过机械切换保持电流单向流动。

六、实际应用

• 水力/火力发电：涡轮机驱动转子旋转，将水的势能或燃料热能转化为电能。
• 风力发电机：风能→叶片旋转→机械能→电能。

总结：发电机通过旋转磁场与线圈的相对运动，利用电磁感应产生电流，核心是机械能与电能的转换。其结构设计（如滑环或换向器）决定了输出电流的类型（交流或直流）。