交流と直流の優劣

モーターは発電機になる

直流モーターは、電力を動力に変換する装置でしたが、実は逆に、動力を電力に変換する装置にもなりえます。

模型用直流モーターにプロペラと電池をつなげるとプロペラが回ります。電池の電力がプロペラを回す動力に変換されたのです。

電池の代わりに豆電球をつなげてプロペラを手で回すと豆電球が点灯します。手による動力が電力に変換されたのです。

直流発電機の原理

この原理を説明します。直流モーターを逆に動かすようなイメージです。

左図のように『直流モーター』項で説明したのと同じ模型を考えます。

磁力線はN極からS極へ向かい、その間にコイルが置かれ、コイルの先に整流子とブラシが付いていて、整流子とブラシの接続が外れると電流が流れなくなります。

コイルを手で回転させるとコイル内を通過する磁力線が増えます。磁力線が増えると誘導起電力が発生します。ファラデーの電磁誘導の法則です。

コイル内を通過する右向きの磁力線が増えたので発生する磁力線はそれに抵抗する左向きの磁力線です。そしてこのような向きの磁力線を発生させる電流は、右ねじの法則により、左図のような向き（D→C→B→A）の電流です。上の（１）図においてｂからａへ電流が流れます。

さらに回転させると、整流子とブラシの接続が切れ、電流が流れなくなります。

さらにコイルを手で回転させると、コイル内を通過する磁力線が減ります。よってファラデーの電磁誘導の法則により電流が発生します。

コイル内を通過する右向きの磁力線が減ったので発生する磁力線はそれに抵抗する右向きの磁力線です。そしてこのような向きの磁力線を発生させる電流は、右ねじの法則により左図のような向き（A→B→C→D）の電流です。

電流の向きがD→C→B→AからA→B→C→Dに変わりましたが、整流子とブラシのはたらきにより、このときもまたｂからａへ電流が流れます。これが直流発電機のポイントです。

さらにコイルを手で回転させると、コイル内を通過する磁力線が増えます。よってファラデーの電磁誘導の法則により電流が発生します。

コイル内を通過する右向きの磁力線が増えたので発生する磁力線はそれに抵抗する左向きの磁力線です。そしてこのような向きの磁力線を発生させる電流は、右ねじの法則により左図のような向き（A→B→C→D）の電流です。一回転しているのでD、C、B、Aの符号がA、B、C、Dに変わっています。が、このときもまた、（１）図においてｂからａへ電流が流れます。

さらに回転させると、整流子とブラシの接続が切れ、電流が流れなくなります。

さらにコイルを手で回転させると、コイル内を通過する磁力線が減ります。よってファラデーの電磁誘導の法則により電流が発生します。

コイル内を通過する右向きの磁力線が減ったので発生する磁力線はそれに抵抗する右向きの磁力線です。そしてこのような向きの磁力線を発生させる電流は、右ねじの法則により左図のような向き（D→C→B→A）の電流です。

このときもまた、ｂからａへ電流が流れます。

このように、コイルを手で回転させると常に同じ方向に電流が流れます＊。常に同じ方向に流れる電流を直流といい、直流を発生させる発電機を直流発電機といいます。（交流電流を発生させるのは交流発電機です。）

電磁誘導によって発生する磁力線の向きが左向きから右向きに変わっても、発生する電流が常にｂからａの向きであるのは、整流子とブラシの仕組みのおかげです。

直流モーターは電力を動力に変換する装置でしたが、逆の使い方をすると動力を電力に変換する直流発電機となります。