圖7.36顯示了在永磁場中旋轉(zhuǎn)的單匝線圈組成的最簡化的直流發(fā)電機(jī)。OP200G注意線圈的每一個線圈的末端連接到裂環(huán)裝置。這個導(dǎo)電金屬環(huán)稱為換向器( commutator)。當(dāng)線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)時，裂環(huán)換向器也跟著旋轉(zhuǎn)。每半個裂環(huán)與稱作電刷( brushes)的固定觸頭相摩擦，并且將導(dǎo)線連接到外部電路中。
    通過外部機(jī)械力的驅(qū)動，線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)，并且以變化的角度切割磁力線，如圖7. 37所示。在旋轉(zhuǎn)過程中．在位置A點(diǎn)，線圈與磁場完全平行運(yùn)動，因此在這個時刻，線圈切割磁力線的速度為0。當(dāng)線圈從位置A旋轉(zhuǎn)到位置B時，切割磁力線速度增加。在位置B，線圈與磁場完全相垂直地運(yùn)動，因此切割磁力線的數(shù)量到達(dá)最大。當(dāng)線圈從位置B旋轉(zhuǎn)到位置C時，切割磁力線的速度在C點(diǎn)減小到0。從位置C旋轉(zhuǎn)到位置D，切割磁力線的速度在位置D增加到最大，然后在A點(diǎn)又回到了最小值0。
    圖7.36基本的直流發(fā)電機(jī)
    圖7.37線圈穿過磁場切割磁力線的頂視圖

            
    正如已經(jīng)學(xué)過的，當(dāng)線圈穿過磁場運(yùn)動時，感應(yīng)出電壓，而且根據(jù)法拉第定律，感應(yīng)電壓的大小與線圈的匝數(shù)以及線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)的速度成正比。線圈相對于磁力線運(yùn)動的角度決定了感應(yīng)電壓的大小，因?yàn)榫�圈切割磁力線的速度取決于轉(zhuǎn)動的角度。
    圖7.38圖解說明了當(dāng)單匝線圈在磁場中旋轉(zhuǎn)時，外部電路是如何感應(yīng)出電壓的。假設(shè)線圈瞬間處在水平位置，因此感應(yīng)電壓為0。當(dāng)線圈繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，感應(yīng)電壓在位置B增加到最大，如圖7. 38(a)所示。然后，當(dāng)線圈繼續(xù)從位置B到C，電壓在位置C減小到0，如圖7.38(b)所示。

            
    在旋轉(zhuǎn)的第二個半周期期間，電刷接通了換向器相對的部分，如圖7. 38(c)和(d)所示，因此，輸出端電壓的極性維持不變。所以當(dāng)線圈從位置C旋轉(zhuǎn)到位置D，然后回到A，電壓在C點(diǎn)從0增加到D點(diǎn)的最大然居又回到A點(diǎn)的O。
    (a)位置B：線圈垂直于磁力線轉(zhuǎn)動，    (b)位置C：線圈平行于磁力線轉(zhuǎn)動
    (c)位置D：線圈垂直于磁力線轉(zhuǎn)動，    (d)位置A:并且電壓到達(dá)最大
    圖7.38直流發(fā)電機(jī)的基本工作
    圖7.39顯示了線圈在直流發(fā)電機(jī)中經(jīng)過幾周的旋轉(zhuǎn)（在這種情況下是3周）感應(yīng)電壓是如何變化的。因?yàn)檫@個電壓的極性不改變，因此感應(yīng)電壓是直流電壓，然而電壓是在0和最大值之間波動的。
    當(dāng)增加更多的線圈時，每一匝線圈兩端的感應(yīng)電壓在輸出端合并在一起，因?yàn)殡妷合嗷ブg有一個偏移，所以在同一時間，它們并沒有達(dá)到最大值或者o值，而是一個相對平緩的直流電壓，如圖7. 40中兩匝線圈的情況。通過濾波器，輸出電壓的變化將進(jìn)一步平滑，得到幾乎恒定的直流電壓（濾波器將在第13章中討論）。