发电机工作原理

发电机（Generator）是将机械能转化为电能的核心动力装置。本仿真实验通过简化的单匝矩形线圈模型，直观展示了电磁感应的物理本质。当线圈在恒定磁场中受外力驱动旋转时，穿过线圈平面的磁通量发生周期性变化，从而在线圈中感应出电流。

核心组件与机制

• 磁铁系统：红色代表北极 (N)，绿色代表南极 (S)，产生由 N 指向 S 的恒定磁场。
• 滑环 (Slip Rings)：交流发电机的关键。通过两个独立的完整圆环，将随相位改变方向的感应电流直接输出。
• 换向器 (Commutator)：直流发电机的关键。一个分裂的圆环，在电流方向改变的瞬间切换电刷触点，将交流电“整流”为脉动直流电。
• 右手定则：感应电流的方向遵循右手定则，由运动方向 (v) 与磁感线方向 (B) 共同决定。

操作指南

• 选择模式：点击顶部的单选按钮，在“交流发电机”和“直流发电机”之间切换，观察滑环结构的差异。
• 转速调节：拖动滑动条改变手柄旋转速度（RPM），观察感应电流强弱及仪表指针的摆动频率。
• 矢量分析：勾选“显示运动方向”（黑色箭头）、“磁感线”（蓝色线）或“感应电流”（红色箭头），在 3D 画布中实时分析三者的几何关系。
• 动态控制：点击“暂停/恢复”按钮锁定某一瞬间，便于应用右手定则进行静态受力分析。