當我們搖動實驗室發電機的手柄時，燈泡的閃爍揭開了一個深刻的物理奧秘：電流並非總是單向流動。交流電（AC）的根本特徵在於其大小與方向隨時間週期性變化。這與乾電池提供方向恆定的直流電（DC）有著根本性的差異。
1. 發電機的結構與分類
現代發電機主要由產生感應電動勢的線圈（電樞）與產生磁場的磁體組成：
- 旋轉電樞式：線圈旋轉，磁極不動。適用於低電壓、小型設備。
- 旋轉磁極式：磁極旋轉，線圈不動。可產生高壓強流，是現代電廠大型機組的主流設計。
2. 物理機制：從中性面出發
利用右手定则分析线圈旋转过程，我们发现两个关键位置：
- 中性面（線圈平面 ⊥ 磁感線）： 此時穿過線圈的磁通量最大，但磁通量變化率為零，因此感應電流為零。
- 垂直中性面（線圈平面 ∥ 磁感線）： 此時磁通量為零，但線圈邊切割磁感線的有效速度最快，感應電流達到峰值。