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闭合电路，切割磁感线，感应电流，灯泡发光（高中物理）。问题在于，下面这张图，如何避免导线在旋转过程中纠缠在一起？

答案是加上滑环（slip rings）和碳刷（carbon brushes），另外把切割磁感线的线圈中与滑环接触的部分变成“一长一短”，分别与两个滑环连接。灯泡接收到了交流电（AC，Alternating Current）。这张图高中物理书上画的很明白，只不过当初从未留心观察思考。

但是，有刷发电机存在一个缺点，可以形象的理解为，运行过程中，呲呲冒火星（也就是损耗高，效率低，碳刷要经常更换）。

附件“无刷直流电机的工作原理”视频截图，需要注意，我没找到有刷发电机的结构视频，动图中显示的是一台有刷电动机

因此，我们需要造一台无刷发电机（brushless generator）。但是问题来了，导线圆周运动切割磁感线的过程中，一直在不停的转动。如何才能不用电刷就对外输出电流呢？答案是，把导线固定，让磁铁转动。感应电流经导线直接流出，无需安装滑环和电刷。

附件“三相电”

至此，阶段学习完成。不过有一个小问题，既然导线旋转切割磁感线，产生的是交流电，那爱迪生的直流（DC，Direct Current）发电机是怎么做出来的呢？答案是，他没用滑环，用的是换向器（commutator，split rings，一个环，中间劈开两半）。用高中的右手定则比划一下就明白了，灯泡外电路感受到的是永远直流电。至于交流和直流的对比说明，这位答主解答的非常详细。

这里是难点。我是热动的，电气零基础。

因此，以下理解，全部基于高中三角函数知识和电路知识。如果有错误，希望大神指出。想真正学会，一定要耐心学习《电路原理》。

首先，正弦交流电的数学表达式和图形如下，幅值、角频率和初相位是构成三角函数的三要素，同样也是交流电的三要素。

如果我是一个白炽灯（纯电阻原件），那我看到的世界是这样的：电压和电流，同时来到了我的身边。在图形上表现为，电流和电压没有相位差。

如果我是一个电容，世界变成了这个样子：电流先来到了我的身边，帮我在两个极板上积累电荷，达到一定程度后，我有了相应的电压。在图形上表现为，容抗的存在使电流电压。

电感是什么？一个缠绕了导线的铁芯，就构成了一个电感。电感世界中，电流和电压的先后顺序，可以用下面图中变压器的工作原理来解释。

左侧的交变电流，在铁心中感应出了变化的磁场；变化的磁场又在右侧线圈中产生感应电动势；右侧回路如果闭合，就会有感应电流。在图形上表现为，感抗的存在使电流落后电压。（电磁感应定律的关键，在于一个“变”字。直流电为什么不能变压，因为直流电不能感应出“变化的”磁场）

于是，现实世界中，电流和电压是有先后顺序的。这个先后顺序，就是理解无功功率的基础。还是以变压器为例，传输过来的总功率S=UI（电流乘电压）要被分为两部分，一部分Q=UIsinφ“先”用于建立磁场，另一部分P=UIcosφ才是“后续”电路实际消耗的。S，P，Q三者构成了功率三角形，其中S为视在功率，Q为无功功率，P为有功功率。cosφ即为功率因数，提高cosφ即为无功补偿。

懵逼了，对不？我学到这里也懵了。但是，下面这张图又使我清醒了。前面，我们提到无刷发电机，导线固定（定子），磁铁旋转（转子）。磁铁可以是永磁铁(Permanent magnet)，也可以替换成一个“被缠绕了线圈的铁芯”。而一个缠绕了线圈的铁芯，就构成了一个电感。对一个电感通电，使“铁芯”变为“磁铁”的过程，即为“励磁”（excitation）。因此，发电机的工作，也是有先后顺序的，先励磁，后发电。励磁，对应着无功；发电，对应着有功。

第二阶段结束。还有一个小问题，之前不是说，碳刷有缺点吗，但上面的动图里，励磁系统为什么又用到碳刷了呢？这与励磁系统的形式有关，下面再讨论吧。另外，技术没有的好坏。如果一项被抛弃的技术又重新回归，只能说明科学家和工程师克服了该技术原有的缺点，并且充分利用了其优点。工程设计方案优化，就是一个扬长避短的过程。