1819年，丹麦科学家奥斯特发现通电导线能引起旁边的磁针转动，当时正从事电和磁研究的英国科学家法拉第根据自己所做的大量实验以及大胆的直觉立刻联想到：既然电流能产生磁，那么为什么磁不能产生电呢?1822年，他在笔记本中写下了一个崭新的研究课题——“把磁转变成电”，那么，这一“转变”如何才能实现?
　　
　　一、发电机
　　
　　1　发电机的原理
　　闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动时。在电路中就会产生电流，这种现象叫做电磁感应，所产生的电流叫做感应电流。
　　为了便于观察和分析，我们在线圈上装一个转轴，并用铁架台固定，做成如图1所示的装置，转动线圈，磁感线是水平方向的，线圈转动时，ab边和cd边切割了磁感线，能够产生感应电流，发电机就是根据上述原理制成的。
　　所以说发电机的原理就是电磁感应现象。
　　
　　


　　2　发电机的构造
　　利用上述原理制成发电机，还有一些技术问题需要我们去解决，如：线圈转动时，会带动输出电流的铜线缠在一起，由前面的直流电动机中的换向器可以想到，用铜环和电刷组成如图2所示的结构，这样就可以解决上面的问题了。
　　如图2所示，发电机由定子和转子两部分组成，包括磁极、线圈、铜环、电刷等。
　　
　　3　交流电与直流电
　　我们来研究发电机产生的电流有什么特点?要研究电流的特点，就需要借助电流表。用电流表换下小灯泡，缓慢摇动发电机的转轴，同时观察电流表指针的运动情况。
　　我们发现电流表的指针左右摆动，表明电流方向在周期性地重复变化，而且当线圈中切割磁感线的两条边垂直磁感线切割时产生的感应电流最大，在其他角度产生的感应电流则较小，所以我们把这种周期性改变电流大小和方向的电流叫做交流电，与此相对的就是我们前面所学过的由电池提供的电流，它的大小和方向都不发生变化，这种电流叫做直流电。
　　为什么这种发电机产生的电流方向在改变呢?
　　感应电流的方向是由闭合导体切割磁感线的运动方向和磁感线的方向决定的，感应电流方向的变化是由这二者之一变化所引起的，在这种发电机中，磁极是固定的，所以，这种发电机中电流方向的变化是由于闭合线圈切割磁感线的运动方向变化所引起的。
　　这种发电机由于产生的电流是交流电，所以称为交流发电机，我们可以把任意一边的运动路线和方向画出来(如图3)，线圈每次转动到最左边和最右边的两点时，切割磁感线的方向发生改变，电流方向也要发生改变，所以线圈转动一周，电流方向变化两次。
　　


　　周期和频率是用来表示交流电特点的两个物理量。我国供生产和生活用的交流电的周期是0.02s，频率是50Hz，其意义是发电机线圈转一周用0.02s。即1s内线圈转50周，因为线圈每转一周电流方向变化两次，所以频率是50Hz的交流电电流方向每秒钟改变100次。
　　
　　二、电能的输送
　　
　　1　输送电能的过程
　　发电站发出的电能是怎样输送到远方的呢?如：葛洲坝电站发出的电是怎样输送到武汉、上海等地的呢?当然是通过电线输送的，而且是通过架设很高的、很粗的高压电线输送的(如图4)。
　　输送电能的过程为：发电站→升压变压器→高压输电线→降压变压器→用电单位。
　　
　　2　高压输电的道理
　　思路：输电→导线(电阻)→发热→损失电能→减小损失。
　　输电要用导线，导线当然有电阻，如果导线很短，电阻很小，可忽略；而远距离输电时，导线很长，电阻大，不能忽略，电流通过很长的导线时要产出大量的热，如：河南平顶山至湖北武昌的高压输电线电阻约400Ω，如果通的电流是100A，每秒钟导线发热就是4×10⁶J，这些热散失到大气中，白白损失了电能，所以，输电时必须设法减小导线上的发热损失。
　　如何减小导线发热呢?由焦耳定律Q＝I²Rt可知，减小电热Q有以下三种方法：一是减小输电时间t；二是减小输电线电阻R：三是减小输电电流I哪种方法能被实际使用呢?第一种方法等于停电。没有实际价值，第二种方法从材料、长度、粗细三方面来说都有实际困难，适用的超导材料还没有研究出来，排除了前面两种方法，就只能考虑第三种方法了，从焦耳定律公式Q=I²Rt可以看出，第三种办法是有效的：电流减小一半，损失的电能就降为原来的四分之一。
　　所以说要减小电能的损失，必须减小输电电流。
　　从另一方面讲，输电就是要输送电能，输送的功率(每秒提供的电能)必须足够大，才有实际意义。
　　怎样才能满足上述两个要求呢?根据公式P=UI，要使输电电流I减小，而输送功率P不变(足够大)，就必须提高输电电压U。
　　所以说通过高压输电可以保证在输送功率不变的情况下，减小输电电流来达到减小输送电的电能损失。
　　实际运作时，在发电站都要安装用来升压的变压器，实现高压输电，在用户附近又要安装降压的变压器，以便低压用电。