發電機

發電機把運動轉換成電。讓一個線圈在磁場中旋轉——由風力、落下的水、高溫蒸氣、或手搖曲柄帶動——就有電流輸出。它其實就是「反著運轉」的電動機。它回答了一個很實際的問題：我們幾乎所有的電，到底是怎麼產生的？

精確地說，發電機讓一個面積 A、匝數 N 的線圈以角頻率 omega 在磁場 B 中旋轉。穿過線圈的磁通量為 Phi = B A cos(omega t)，於是由法拉第定律，感應電動勢為 EMF = N B A omega sin(omega t)。輸出是一個峰值為 EMF_max = N B A omega 的正弦波——這種來回擺盪的電壓就是交流電。轉得愈快，峰值電壓與頻率都跟著升高。

發電廠就是巨大的發電機：能源來源，不論是煤、天然氣、核能還是水力，做的事都不過是「讓線圈轉起來」；電本身來自法拉第定律。誠實的重點是：發電機並不「創造」能量——它把機械功轉換成電能；而根據冷次定律，負載抽走的電流愈多，線圈就愈難轉動。