直流發電機的工作原理就是把電樞線圈中感應的交變，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從(cong) 電刷端引出時變為(wei) 直流電動勢的原理。

    圖1.1是一台交流發電機的原理模型。圖中， 、 為(wei) 一對固定的磁極（一般是電磁鐵，也可以是永久磁鐵）， 是裝在可以轉動的圓柱體(ti) 表麵上的一個(ge) 線圈，把線圈的兩(liang) 端分別接到兩(liang) 個(ge) 圓環（稱為(wei) 滑環）上（以後把這個(ge) 可以轉動的裝有線圈的圓柱體(ti) 稱為(wei) 電樞）。在滑環上分別放上兩(liang) 個(ge) 固定不動的由石墨製成的電刷 和 。通過電刷 和 把旋轉著的與(yu) 外部電路相聯接。

圖1.1  交流發電機原理模型

1—磁極；2—電樞；3—滑環；4—電刷

      當原動機拖動電樞以恒速 逆時針方向轉動時，根據電磁感應定律可知，在線圈邊（即導體(ti) ） 和 中有感應電動勢產(chan) 生。感應電動勢 的大小用式（1.1）確定。

                                           （1.1）

式中  ——導體(ti) 所在處的磁密（   ）；

  ——導體(ti) 或 的長度（ ）;

  &upon; ——導體(ti) 或 與(yu) 之間的相對線速度（ ）。

    感應電動勢的方向按右手定則確定。在圖2.1所示瞬間，導體(ti) 、 的感應電動勢方向分別由 指向 和由 指向 。這時電刷 呈高電位，電刷 呈低電位。當圖1.1中電樞逆時針方向轉過180°時，導體(ti) 與(yu) 互換了位置，用右手定則判斷，此時導體(ti) 、 中的感應電動勢方向都與(yu) 圖1.1所示瞬間的相反。這時電刷A呈低電位，電刷B呈高電位。如果電樞繼續逆時針方向旋轉180°，導體(ti) 、 又轉到圖1.1所示位置，則電刷 又呈高電位，電刷 呈低電位。由此可見，圖1.1中電樞每轉一周，線圈 中感應電動勢方向交變一次，因此線圈內(nei) 的感應電動勢是一種交變電動勢，這是最簡單的交流發電機的原理。

    如果想要得到直流電動勢，那麽(me) 必須把上述線圈 感應的電動勢進行整流，實現整流的裝置稱之為(wei) 換向器。

    圖2.2是直流發電機的原理模型，它由兩(liang) 個(ge) 銅質換向片代替圖1.1中的兩(liang) 個(ge) 滑環。換向片之間用絕緣材料隔開，線圈 出線端分別與(yu) 兩(liang) 個(ge) 換向片相連，電刷 、 與(yu) 換向片相接觸並固定不動，這就是最簡單的換向器。有了換向器，在電刷 、 之間感應電動勢就和圖1.1中電刷 、 間的電動勢大不一樣了。例如，在圖2.2所示瞬間，線圈 中感應電動勢的方向如圖中所示，這時電刷 呈正極性，電刷 呈負極性。當線圈逆時針方向旋轉180°時，這時導體(ti) 位於(yu) 極下，導體(ti) 位於(yu) 極下，各導體(ti) 中電動勢都分別改變了方向。但是，由於(yu) 換向片隨著線圈一同旋轉，本來與(yu) 電刷 相接觸的那個(ge) 換向片，現在卻與(yu) 電刷 接觸了；與(yu) 電刷 相接觸的換向片與(yu) 電刷 接觸了，顯然這時電刷 仍呈正極性，電刷 呈負極性。從(cong) 圖1.2看出，和電刷 接觸的導體(ti) 永遠位於(yu) 極下，同樣，和電刷 接觸的導體(ti) 永遠位於(yu) 極下。因此，電刷 始終有正極性，電刷 始終有負極性，所以電刷端能引出方向不變的但大小變化的脈振電動勢。如果電樞上線圈數增多，並按照一定的規律把它們(men) 連接起來，可使脈振程度減小，就可獲得直流電動勢。這就是直流發電機的工作原理。同時也說明了直流發電機實質上是帶有換向器的交流發電機。

圖1.2  直流發電機的原理模型   

圖1.3  直流電動機的原理模型

1—磁極；2—電樞；3—換向器；4—電刷          1—磁極；2—電樞；3—換向器；4—電刷