小实验用玩具电动机发电？玩具电动机可以当发电机吗

　　各位大佬从理论方面讲的都很棒了，我来教大家做个小实验。首先，找个废旧的剃须刀或电动小车，把里面的直流电机拆出来。如果你中学物理学得不错，就会明白这玩意儿其实也能当发电机用。很简单，找两根铜线，一端两个线头接到玩具电动机的两个输入端上；此时如果铜线另一端接电池，它就是电动机；但如果另一端接1.5v的小灯泡或者led，拧电机主轴让它旋转起来，你就会发现小灯泡/led亮了——这时候它就是发电机。现在把灯泡去掉，保持电路开路；然后像拧陀螺一样拧电机主轴，你会发现它会持续旋转很长一段时间。嗯，我们知道，这是因为电机主轴（转子）有惯性，当摩檫力很小时，给它一个初速度，它就能持续旋转很长时间。现在，装上灯泡，再拧电机主轴。你会发现电机旋转很少几秒就会停下来。这也很简单：当电路闭合时，电机转子的动能就变成了电路上的电能，供给灯泡发光。这个过程消耗了电机转子的动能，所以它的旋转时间大幅缩短。最后，拆掉灯泡，短接两根铜线，再拧电机主轴。你会发现主轴变得特别“沉”，拧起来特费力；而且手一离开就停下来了。这是因为，短路电流太大、铜线迅速发热，电机转子的动能以极高的速度转换成了铜线上的电热能。换句话说，当发电机带动灯泡/铜线做功时，绕组中的电流产生的磁场会起到“阻滞”作用。现在的电动车大多有个“能量回收”功能，说白了就是利用电动机的这个效应给电池充电，从而把车子的动能重新变成电池里的化学能（车子动能带动车轮-车轮带动轮内电动机-电动机此时起发电机作用-发出的电充回电瓶；这个过程中，设计师同时还利用了发电机的“电磁阻滞效应”帮用户刹车：这就是你轻捏电动车刹车时实际发生的事情。当然，急刹还是得靠闸皮）。这个实验证明，虽然看不见摸不着，但“电能的传输”和“直接啮合的齿轮”差别很小：当负荷增加时，就需要更大的力去旋转发电机；而没有负荷时，旋转发电机主轴和旋转一个自由的陀螺没有区别，并不需要额外的力。电磁场就好像你屁股底下的椅子一样，实实在在的履行着“力的相互作用原理”。换句话说，自然规律决定了，电网上不存在“没用掉的电”。负荷高，发电机主轴就“沉”，就得额外用力；负荷低，发电机主轴就“轻”，就让你有力无处使——从一开始，多余的电就没被发出来。当然，说“从一开始，多余的电就没被发出来”也不大对。我们都有过“本以为什么什么很重，结果用力一拿发现很轻，诳了个屁股蹾”之类的经验。发电机也一样：假设我们用摩托车发动机带着它，当它带着个大功率用电器时，我们不得不把油门拧到底，这才堪堪带动；然后用户突然一拔插销，发电机负荷消失……于是摩托车发动机怒吼着，转速瞬间飙过6000+，然后我们手忙脚乱松油门，责怪用户不事先知会一声……如果你熟悉发电机原理，就知道相同磁场强度下，导体切割磁力线的速率决定了它两端的电压差……如果你做过“玩具电动机发电带动小灯泡”的实验，就会发现电机转速越快灯泡越亮，转速慢了灯泡灯丝就只会微微发红……换句话说，当用电器突然减少时，由于供给发电机的能量过剩，导致其转速增加，最终落到其它用电器上的电压是有所增加的。如果没有自动功率控制机构，那么其它用电器就得在过压状态下工作，这是很危险的。也就是说，“多余的供能”一方面变成了发电机转子的动能，另一方面提高了输出电压，使得线路上的其它用电器（如果存在的话）超负荷工作。嗯，开过手动挡汽车的也应该对这类场景记忆犹新。你上次挂空挡踩油门是什么时候的事？——当然，反过来的场景也有：比如你坡上起步挂了三档，当然是一松离合器发动机就憋灭火了。让用户事先知会不太现实。因此，发电站会实时监控发电机负载——具体点说是监控发电机转速，从而尽快发现“电网负荷降低”这个问题并自动采取合适措施。具体说，当负荷变大时，发电机转速就会下降，此时就要增加能量供给，使得发电机转速回到正确数值上；类似的，当负荷变小时，发电机转速就会上升，此时就要降低能量供给，避免发电机转速过高……借助这种“根据转速实时调控的‘自动油门”的帮助，就可以保证发电机旋转频率稳定了。如此一来，发电机就可以看作“（交流）电压源”，你完全可以像分析电池一样分析它——你说当电池没接用电器时，电路中“没用掉”的电又去哪里了？