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文/李鹏森
在初中，我们就已经学习了能量守恒定律，它告诉我们，能量不会凭空消失，也不会凭空产生，而是由一种形式转化为另一种形式，而这正是这个世界必须遵守的物理法则。
发电机发电原理简单地说就是磁性生电，闭合电路的一部分导体作切割磁感运动，在导体上产生的电流现象称为电磁感应，产生的电流称为感应电流。
当导体不切割磁力线时，正负极两端均为中性，因为金属的正电荷与电子完全一致，导体不在外部显示带电状态。切削磁力线时，正电荷从负极移向正极，可被理解为电磁力使正电荷和电子在这一段导体上分离，正电荷集中于正极，而负极集中于电子，从而分别在导体的两个端呈现不同的带电状态。正、负电荷分离的数目越多，则表示发电机的电动势越大，发电能力也越强。
每次切割磁感线导体时，都会发生一次电荷迁移，这种迁移是从导体的一端输出，然后从另一端回流，这就是电路的正极和负极；如果没有导线连接或连接的导体从导体的两端断开，就不会发生电荷迁移，电路中就没有电流，切割磁感线导体没有任何意义，这是发电机的基本原理。
也许有人会认为，发电机在空载状态下的全部能量消耗来自发电机本身的机械损耗(如轴承摩擦损耗、通风损耗等)，但实际上，除了上述机械损耗外，同步发电机还有其他的能源消耗。
按照电磁感应原理，发电机内部必须有磁场才能产生电，而发电机空载时，虽然外部没有输出电流，但其两极却始终保持固定的电动势，以确保电流可在接上负载后立即输出，这意味着，发电机内部的磁场也必须始终存在。
就水电而言， E= BVL表示水力和火力发电，因为磁场强度 B和剪切磁场的导线长度 L保持不变，而水力或火力发电的大小直接影响到发电机的转速，即影响 V值。因为水流有时多有时少，燃烧的燃料可能放出多或放出少，所以各种转速 V值都是可变的，即电动势是可变的，发电机两端的电压也随电动势变化，我们知道家用交流交流电额定电压的有效值是220 V，为了保持电压基本不变，变电站就扮演着维持的角色，变电站可以将发电机发出的电流转化为高压或低压的电流，将一般远距离传输转化为高压电，供用户使用，转化为低压电。
电网是发电机组和用电机组同时运行的，我国的标准是50 Hz时系统处于正常状态，供电频率允许偏差如下：1。电力网装机容量300万千瓦以上，2×0.2赫兹。当电网装机容量小于300万千瓦时，电压等级为±0.5赫兹；在电力系统的异常状态下，供电频率允许偏差不得超过±1赫兹。若发电电量高于用电频率，则发电机转速提高，负载用电马达转速提高。
在发电机产生电力时，没有用户用电，就等于打开了电路。发电装置只是维持电力的电动势，而不会产生与白做功相同的实际输出。但是电厂不会这么傻，他们会根据用户的实际需要调整发电机的发电能力。随着用户用电需求的不断增长，发电机的供电电动势也在不断降低，也就是说供电电压在不断降低。在供电电压下降到一定的数值时，控制用户数量或增加供电功率。反之，当发电机分出的电压高于负荷电压时，发电机内耗急剧上升，直到发电机烧坏为止。
但是，在现实的电网中，不可能没有用电器，电网中的电能随时都在消耗着，只有用电的高峰期和低谷期存在，所以，为使能提高电能的转换效率，不造成浪费，发电量将根据电网中的数据进行调整，当用电增加时，电流增加，发电机组的阻力增大，转动变慢，这时电流频率也将发生微小的变化，这时就需要为用户增加火力，向用户发更多的电。随着电力消耗的减少，火力也会相应地减小，这样就减少了热量对周围环境的散失，节约了能源。
实际上电路中的电能并不存在多余的情况，只是当电路中没有接入电器时，发电过程中其他能量转化为电能的部分会减少，但是为了减少这种浪费，我们可以在接入电器越来越少的情况下，减少水力发电的水流量，减少火力发电的煤的用量，从而达到利用效率的最大化。
对于我国电网来说，这种控制比较严格，首先是电网系统对发电频率的控制，要保持在50 Hz左右，因为电网系统规模很大，在运行中不会出现全负荷为零的情况，单个设备的启动对整个电网系统的影响微乎其微，把电力传输损耗看成是正常的电力消耗，发电量永远等于用电量。
