在人类文明的发展史上，电的发现和应用绝对是一个里程碑，时至今日，电早就已经与我们的生活密不可分，可以说如果没有了电，我们人类将会在一夜之间回到古代。

　　由于我们所用的电都是由发电机产生的，因此我们似乎可以得出一个结论，即发电机源源不断将电子发送出来，并将它们送到千家万户。

　　先简单说明一下，电流的方向是人为定义的，而事实上，人们定义的电流方向与电子运动实际方向是相反的，为什么会这样呢？这是因为在人们最初发现电的时代，科学家还对微观世界一无所知，根本就不知道电子的存在。

　　当发电机工作时，它的金属线圈会做切割磁力线的运动，这时线圈内的自由电子，就会在电磁感应的作用下固定地向线圈一端移动，于是这一端就带负电，相应的另外一端就带正电，这样在线圈的两端就产生了感应电动势。

　　这就意味着，电子的流动是一个循环，在这个过程中，电子根本就没有消耗。

　　那么我们平时用的电消耗的是什么呢？其实我们对电的应用，主要是利用了电流通过相关用电器具时，所产生的各种效应，例如热效应、电磁效应以及化学效应等。从能量转换的角度来看，发电机就是一种将机械能转化为电能的设备，电子只是能量的携带者，而不是消耗品。

　　我们平常使用的大多数都是交流电，所谓的交流电，是指电流的方向会随着时间做周期性的变化。同样的，交流电的电流必须在一个闭合的通路中才可以形成，只不过这个通路里的电子一会儿向前，一会儿向后。总体上来讲，道理还是前面讲的一样，电子并没有在这个过程中消耗。

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　　这是个很好的问题，电路在很多情况下可以类比到水路上，假设在一个闭合的水路中，水在水泵的作用下一直在循环流动，可以知道，水分子并不会减少。而且这些水分子并不是来自水泵内部，而是本来就存在于水路中。

　　回到本题，发电机的作用就相当于水泵，发电机自己并不产生电子，自由电子固有的存在于导线中，发电机只是给了电路中电荷的一个驱动力，请注意：发动机只是电动势的提供者，电子不会凭空产生和消失，电子在电动势的作用下，在闭合回路中流动，所以并不会减少。

　　电子的流动方向是这样的：在直流电路中，电子从负极出发回到了正极，在电源内部，电子从正极又回到了负极，因此电子是用不完的。

　　在如上图所示的交流电路中，零线接地，电位被大地始终钳制为0电位，另一端电压以工频50Hz周期性的变化，时正时负，电子在电路中的方向也是周期性变化，电子也不会消耗，而且零线电位与流过的电流大小无关。

　　到目前为止，不管是火力发电、核能发电、还是水力发电、风力发电，发电应用的基本原理都是法拉第电磁感应定律。

　　发电机的基本构造很简单，就是磁场加导体，导体在磁场中做切割磁感线的运动，就会产生感应电动势，电磁感应定律的实质是带电粒子受到洛伦兹力的作用，导体中有带正点的电荷和带负电的电子，当导体在做切割磁力线时的运动时，带电粒子就会受到洛伦兹力而产生定向移动，由于电子和原子核所带的电荷电性恰好相反，因此它们其受到的洛伦兹力方向相反，在导体中就会产生感应电动势。

　　电流的传播速度是光速，通常认为电流传播不需要时间，但实际上导体中电子的移动速度非常慢，一秒钟大概只有几厘米，与光速相差很远。

　　这是因为，电场的传播速度是光速，在电源接通瞬间，在电动势的作用下，整个导体就建立了电场，导体中的所有电子接收到电场的“指令”就开始定向运动，所以电子移动得并不快，快的是电场。

　　形象的比喻就是：一条5000m自来水管线，当你打开水龙头的时候，自来水的就出来了，并不是自来水厂的水瞬间移动了5000m，而是打开瞬间，水管中所有的水再水压作用下都要移动，水压的传递速度就是电流的速度。

　　今天的科普就到这里了，更多科普欢迎留言！

　　为了便于研究电流，通常将电流比做水流。

　　对于一个闭合的水路，抽水机将水从低处抽到高处，保持一定的水压，水路中的水在水压作用下形成水流，对水轮机做功，消耗了水能，但并不消耗水分子，接着又被水泵抽到高处，所以，是一定数量的水分子循环流动。同样道理，电源不断地将电子从一端押运到另一端，使电路两端保持一定的电压，在电压的作用下，闭合电路中的自由电荷（金属导体中是自由电子）发生定向移动，形成电流，对用电器做功，消耗电能，也不消耗电子，接着电源将电子又被押运到另一端，所以，电路中有电流是电子循环流动，对电源而言有出有进，当然没有穷尽。

　　事实上，电流很快，就是建立电场的速度，而自由电子实际运动速度很慢。而发电机线圈中产生的是交流电，线圈中的电流不断改变方向，线圈中的电子也不断改变运动方向，所以，也可理解为线圈中的电子在线圈中往复运动。见过织布的没有，就如同织布机的梭子那样来来回回。发电机的电子根本就没走远，接着就回去了，怎么会用完呢？

　　首先一点，问题本身就有一种认知上的误区，电子不会凭空消失也不会凭空消失，发电机本身并不产生电子，也无所谓“用不完”，发电机的工作原理其实很简单，就是法拉第电磁感应定律，利用磁场和导体，导体在磁场中做切割磁感线运动就会产生感应电动势，发电机本身只提供电动势，而非电子。

　　电能是在闭合的回路中流动，电子本身并不会减少。发电机就相当于一个水泵，它自己不产生电子，只提供电动势，自由电子只存在固有的导体中，而电动势相当于提供给了自由电子一个驱动力。

　　还拿水泵举例子。我们家里都有自来水，每次当你打开自来水的瞬间，水就会流出来，流出来的水当然不是自来水公司刚刚过滤出来的水，而是这些水早就存在于水管中，当你打开水龙头的瞬间，自来水在水压的作用下都会移动，水压传递的水都就相当于电流的速度。

　　电流的性质也是类地的。实际上导体中自由电子移动的速度是非常慢的，每秒钟只能移动几厘米，但我们知道电流的速度其实是光速，为何是这样？电子移动虽然很慢，但电场的速度很快，就是光速。电动势作用下可以产生电场，而电场可以让导体中所有电子同时移动，这就相当于水压让自来水中的水流同时移动一样，所以我们感觉到电流很快，达到光速！

　　平时我们用的电池只能就是提供了电动势，电池没电了就是没有了电动势，就与普通的导体没有本质区别。而发电机也是一样，只要发电机一直转动，就会一直产生电流。

　　发电机电用不完的前提是，必须有连续不断的给发电机动力，发电机才能连续的工作，才会不断的运转发出电流出来。若不给发电机动力发电机是不会自己运转的，发电机不运转当然发电机就以停止了工作，发电机也就不会输出电流电压了。

　　为什么发电机里面的电子用不完，一直发电一直可以有电子发出来？

　　中学老师就告诉我们电子的定向移动产生了电流，电子源源不断的从发电机流向千家万户，难道发电机里的电子就不会少吗？比如三峡电站，装机容量达到了2240万千瓦，供给了江苏、广东、上海等近十个省市，那么多电子哪里来？

　　本文开头不是已经说了吗？电子的定向移动产生了电流，那么电子为什么会定向移动呢？因为导体的两端存在电动势，电子在电动势的作用下，在闭合回路中流动。在这个话题中有一个关键，就是电源，我们常说的电源就是电动势的提供者，一般我们所说的电源有各种发电机，各种蓄电池等，电动势的产生方式五花八门，不过我们今天要介绍一个最早工业应用，也是现代社会应用中最广泛、应用法拉第电磁感应定律的电磁电发电机。

　　导体在磁场中运动产生电流，而电流方向则可以很简单的用右手定则来判断，N-S磁力线穿过手心，即大拇指方向为导体运动方向，那么四根手指的方向就是电流方向！

　　“左通力右生电”是我们当年的记忆口诀，不知道各位是否还能想得起来，意思是说，判断因电而动力的方向需要用左手，判断因动而电的电流方向需要用右手。那么磁场为什么会产生电动势呢？

　　导体在磁场中的运动会切割磁力线，根据法拉第电磁感应定律，这个过程会产生感应电动势，但本质却是带电荷的粒子受到了洛伦兹力的作用，导体中有有两种带电的粒子，一种是电子（负电荷），另一种是正电荷的质子（原子核由质子和中性的中子组成），按理来说质子也会移动，当然如果是离子状态的话（游离了核外电子的原子核），但导体并没有达到等离子状态，因此原子核无法移动。

　　而导体中的原子核对最外层外电子束缚力很弱，因此在洛仑兹力的作用下，这些电子的移动产生了电流！

　　毫无疑问，确实是电子的移动才产生了电流，但电子移动的速度只有几厘米/秒，这明显与我们日常操作不符合，开关一合上灯就打开了，假如几厘米/秒的话，从开关到灯泡至少也有数米，也许半分钟才能见到灯亮，这是为何？

　　个中的关键是电场，原本整个导体中电子与原子核的电荷中和，电动势是零，一旦电子脱离原子核束缚形成定向流动的自由电子，尽管它速度很慢，但它的电场传播速度是光速，将会以光的速度在导体两端建立起一个电动势，在这个电动势作用下，电流在导体中以光的速度建立。

　　这真的是个很有趣的问题，很多朋友认为，我们家中电线中流动的电子不是从发电站的发电机里来的吗？我们来看看下面这个输电模型：

　　发电站发出的电我们并不能直接使用，这有两个原因，对于用户来说，这个电压太高，比如10MW以下的发电机一般输出为6kv左右，50-100MW的发电机输出为10.5kv，300MW的发电机输出18kv，但对于远距离输电这个电压又太低，因此必须用变电站将电压升高，比如110KV甚至更高，经过远距离输电后到达目的地，首先这个变电所并不是将电压直接变换为380V的民用电压（三相，相线电压380V，单相即220V），而是一个比较高的电压后在区域输电，比如10kv，然后到小区变压器再转换为380V三相民用电。

　　变压器是一种利用互感原理进行电压变换的一种设备（请注意交流电才能使用变压器变换电压，直流电方法比较复杂）：

　　初级匝数>次级匝数，降压变压器

　　初级匝数<次级匝数，升压变压器

　　从发电站出来的变电站，属于升压变压器，而到目的地则需要降压变压器，所以各位会很痛苦的发现一个事实，发电站出来的电子在变压器初级绕组那里逛了一圈后就又回到发电机了，然后在洛仑兹力的作用下又跑出来，源源不断的循环。

　　当年你合上开关的瞬间，断路器L和N线之间将建立一个电源带来的电动势，然后电线中的电子即开始流动产生电流，所以从另一个角度来看，你家的灯点亮是因为你自己家导线中电子的流动产生的电流，但供电公司却要向你家收费，是不是一件超丧的事情？

　　当然这开个玩笑，想必大家都能明白这个简单的道理。

　　发电机本质上是产生不断变化的电动势的装置。如图1：

　　线圈在磁场中旋转，产生的电动势也是呈正玄变化，如图2:微观的角度看，就是铜线圈内的电子，在电势的作用下，来回流动，流动的强度和频率和正玄波一致。

　　所以，微观上，没有电子不断地流出发电机线圈，也就不存在电子流不完的问题，这只是错觉！

　　［原创］这位网友你好，对于你提出来的问题是这样的，在回答你提出的问题时我首先要强调一个概念，就是发电机的叫法是错误的，发电机不过是一个延续下来的错误叫法，发电机是发不了电的，叫它为能量转换器更为确切。就向是“火车”的叫法一样尽管机车是內燃机或者是电力机车跟火没有一毛钱关系，但是人们总是习惯的称轨道交通的机车为“火车”，火车就这样被错误延续下来的叫法叫到了內燃机车和电力机车的头上。类似的问题还有本来是电动机车确偏偏要强行给电动车加上一个汽车的标签非要叫电动汽车。

　　在当今的社会上各行各业都离不开人的工作，如果把工作在各行各业的人们比做各种电器设备中的电子，把各行各业当做是各种各样的用电器就可以很好的理解你提出的问题了。为了生存人们会到各行各业去上班，到了下班时间人们会一个不少的离开各自的工作岗位，这些上班人员到了各自的工作岗位他们消耗掉的是各自的技能和体力而不是自身的身体。电子在电路中的各种电器设备中做功一样，电子做功消耗掉的是电子在发电机中以磁为媒介由机械能转换过来的能量，并非是电子本身电子只是一个携带能量的载体，电子在发电机的做用下获得能量，摆脱原子核的束缚成为自由电子，众多的电子摆脱原子核的束缚在发电机的电动势的推动下行成了定向的电子流就是我们所说的电流，这些电流在电路中经过各种用电器时会遇到电阻的做用会消耗掉电子流的能量，也就是说电流遇到电阻时这些能量就被消耗掉了，转换成了热能、磁能、等机械能。失去能量的电子会回到发电机中去从新去获取能量，然后再去做功就像我们人类一样干活干的筋疲力尽通过吃饭休息从新获得能量后就可以再去上班去一样。而不是去上班把自己的身体被当做材料加工成各种产品从此以后人就消失了的道理是一样的。发电机中的电子在发电的过程中既不会凭空消失也不会无缘无故的增加。消耗掉的只有通过发电转化过来的机械能。只要有机械能的输入发电机就可以无止境的输出电流。

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　　宇宙星球永远是运动的，运动属于正常，不运动属于不正常。

　　制造永动机在地球上是绝对不可能的，而在所有星球之外的宇宙太空，想不动是永远办不到的。想静止下来，成为静止状态是不可能的。

　　在一个受到大型力量控制的区域，永远被控制住，而永远不可能永动。地球的引力统治着地球上的一切。

　　许多人在地球上想制造永动机，是绝对办不到的。

　　宇宙中一切事物都在运动中达到平衡，比如一块石头，就没有磁力，因为石头内部结构已经均衡了。

　　而一块铁，给它充磁，使它内部形成两极，打破平衡状态，这块铁就有了吸引力。

　　而把这块铁放在炉子里烧红，待它冷却，这块铁内部分子结构又还原了，互相又从新组合而平均了，均衡了，磁力消失。

　　一个塑料制品在另一个塑料制品上摩擦，激烈运动的摩擦，在摩擦中一块塑料上会失去电子，另一块塑料上会得到电子，而破坏物体本身的平衡。

　　这块塑料就能够吸引微小的纸屑了。

　　它们具有了磁性。

　　我们冬天穿上尼龙材质的衣服，当我们脱下会听见微小的啪啦啪啦声，能够看见微弱的闪光，这是在放电

　　一个物体使它内部失去平衡这个物体就带电。

　　而地球上所有的物体都在运动中达到平衡，而不显电性，而所有的物体都是由原子核与电子组成。

　　它们有序的排列组合在每一个物体中，而成千上万的组成物体，组成世界上的万事万物。

　　如何破坏它们的平衡，而使它们带电性，具有电位差呢？

　　地球上金银铜铁铝等金属材料电子与原子核距离远，比较松弛，驱赶它们内部的电子比较容易。

　　人类用化学液体驱赶法，把带正电的电荷驱赶到一边，把带负电的电荷驱赶到一边，使它们产生电性，产生正负极，具有电位差。这就是今天人们广泛使用的电池。

　　还有一个方法就是磁场驱赶法，这就是发电机的发电原理了。

　　用发电机内的磁场驱赶铜线内部的电子运动的磁场，而使铜线内部的电子运动，定向运动，而使铜线产生正负极，而产生电位差。

　　磁场驱赶法怎么驱赶铜线里面的电子呢？

　　原来每一个分子中它们在电子运动中同时伴随着磁场。磁场十字交叉与电场同时存在，它们是同时产生，又同时消失的。

　　是同一个物质同时的两种形式表现。

　　它们又是互相关联的，磁场生电，电场生磁。

　　用一个大的磁场驱赶铜线里面的无数微小的磁场，使它们产生定向运动，产生电动势，电位差，在接上负载时产生电流。这就是发电机的原理与作用。

　　不断的驱赶电子朝着一个方向运动，产生回路，走一圈又回来了。继续再走，永远转圈子运动。

　　电子运动及不消失，也不增加，它们的能量始终守恒，它们既不会消灭，也不会产生，它们在永远的运动中。

　　“为什么发电机里面的电子用不完，一直发电一直可以有电子发出来？”，其实我们用的不是电子，而是电能。举个例子，我们使用内燃机提供机械能，但我们实际需要使用的是机械能，而非内燃机，所以，我们使用了机械能，但内燃机本身会消失吗？

　　电能属于能量的一种，能量是一种无形的物质，不同形式的能量之间可以互相转化，电流就可以看做是电能的携带者，我们可以通过电阻丝把电能转化为热能，可以通过灯泡把电能转化为光能，可以通过电动机把电能转化为机械能，正因如此，电能对于人类文明是如此的重要。

　　电子是一种亚原子粒子，带有负电荷，这里我们要区别一下电子与电荷，电子可以认为是一种实物，电荷可以代表一种物质的性质，或者说电荷就是电本身。电流的形成过程过程大致是这样：当导体两端施加电压后，导体内部以接近光速的速度建立电场，由于电场的存在，导体内之前处于自由移动状态的电子立即开始做定向移动，从而产生电流，通电导体内电子的移动速度非常慢，往往只有数毫米每秒。

　　法拉第电磁感应定律告诉我们，闭合电路的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,就会产生电流，这也是发电机的基本原理。在这个过程中，机械能转化为电场能，导体两端由于有电动势的存在，闭合电路内部就会出现电子的定向移动，既电流。从这点看，发电机发出的是电压，由于有电压的存在，所以才有电流形成，就像供水系统一样，在闭合管路中，水泵提供水压，只有拧开阀门才会形成水流。

　　同样，如果只存在电压，而没有闭合的线路，那也不会形成电流。当导体内部建立电场后，电子会受到库仑力的作用而发生移动，这个移动速度是非常缓慢的，而且在实际的供电系统中，由于变压器的存在，导线并非是连接在一起的，这就造成导线中的电子实际上是处于发电机到变压器或者变压器之间循环移动状态，所以电子是不会用完的。

　　发电机产生的电动势使导线内的电子不断移动，但是具有电流的电路都是闭合回路，所以电子处于循环移动状态，肯定也就不会存在被用完这种情况了，还有一点，我们所说的用电，实际上用的是电能而非电子本身。

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