一、电变磁
丹麦物理学家奥斯特在1819年冬天发现放在通电导线旁边的磁针发生了偏转，他惊奇极了，多次重复做这种实验，进行深入研究。1820年他宣布：导体中的电流在导体周围产生了一个环形磁场，这叫做电流的磁效应。发现了电流的磁效应，就更能使电流在许多方面获得广泛应用，例如人们制造出电磁铁。
用导线绕成螺线管，把铁棒插入螺线管中，通电后就产生磁性，这就是最简易的电磁铁。电磁铁优点很多，比如，可以通过通电与断电，使它产生磁性或失去磁性；可以用控制电流强弱等方法控制磁性的强弱；可以变换电流方向来控制它的南北极。电磁铁用途很广，如电磁起重机、电磁选矿机、电铃、电报机、电动机、发电机、自动控制上都要使用它。
除了电磁铁，人们利用电的磁效应制作了电磁继电器，它一般由电磁铁，衔铁，弹簧片，触点等组成，其工作电路由低压控制电路和高压工作电路两部分构成。只要在线圈两端加上一定的电压，线圈中就会流过一定的电流，从而产生电磁效应，衔铁就会在电磁力吸引的作用下克服返回弹簧的拉力吸向铁芯，从而带动衔铁的动触点与静触点（常开触点）吸合。当线圈断电后，电磁的吸力也随之消失，衔铁就会在弹簧的反作用力返回原来的位置，使动触点与原来的静触点（常闭触点）吸合。这样吸合、释放，从而达到了在电路中的导通、切断的目的。用低电压、弱电流来控制高电压、强电流的工作电路，在实现远距离操纵和自动控制等方面，都离不开电磁继电器。
电动生磁还是电动机工作原理。英国著名物理学家迈克尔·法拉第曾经把一根磁棒竖在在中央，磁棒的一端用蜡固定在罐底，然后往罐里灌入水银，露出水银液面的磁棒另一端指向北极。他又把一根金属导线穿过软木塞（导线不和磁棒接触）。再用另一根导线与电池的一极相接，使它越过罐边插在水银中。再后，把穿在软木塞上的那根导线与电池的另一极相接。他闭合了电路，软木塞上的那根导线，就绕着磁棒转动起来……这就是著名的通电导线绕磁棒转实验。
这个实验是最原始的电动机，人类历史上的第一台电动机。实验证明了磁场对电流有作用，会使通电的导体发生机械运动。电动机的作用非常大，电车、电力机车、起重机以及许许多多机器，要靠它提供动力，它是非常重要的动力机械。
电动机的主要部分是两个电磁铁，一个固定不动叫“定子”，一个能够活动叫“转子”，它给各种机器提供动力，如图1-1所示。
二、磁变电
1831年8月29日，法拉第在一个空心的纸圆筒上，用铜丝绕成了八个小线圈，连成了一个大线圈，大线圈两端跟电流计连接。然后，他用一个条形磁铁往空心纸筒里一插，就在这一瞬间，电流计的指针移动了；往外一抽，电流计的指针又移动了。如果条形磁铁插进纸筒后再不运动，电流计的指针就不移动。这个实验证明了磁能生电，这是感应电流的发现。
这个实验导线中电流持续时间很短。1831年10月28日，法拉第制造出一个用磁产生稳定电流的装置：他在一个铜轴上装了一个扁平的铜盘，用一根导线穿过铜轴连接电流计，用另一根导线与铜盘的边缘相接也连接电流。铜轴上装有摇把，在磁铁的两极之间转动铜盘，就产生出了稳定而又持续的电流。
法拉第的这两个实验是著名的电磁感应实验，即指出了磁变电的方法。动磁生电是发电机工作原理，这里就着重介绍发电机。
为了弄清关于发电机的一些最简单的问题，先说说感应电流的方向。感应电流的方向，与磁力线的方向、导体运动的方向有关系。磁力线从平伸的右手掌心穿过，垂直于四指的拇指指出的是导体运动的方向，那么其余四指所指的就是感应电流的方向。
先做一个直径3厘米、长10厘米的圆纸筒，用直径0.3毫米的漆包线在上面绕200圈，线圈两端接到电流计上。然后用一个条形磁铁在线圈里不断上下移动，观察电流计指针有什么变化。
还可以先做一个电磁铁，然后做一个线圈，在线圈上接一个电流计。拿着线圈套在电磁铁上做上下移动，观察电流计指针有什么变化。
这两个实验中，你的手握着条形磁铁或线圈做上下移动，这是一种机械运动，电流计就指示出有感生电流。可见，机械能转换成了电能。发电机就是把机械能转化成电能的机器，是当代最重要的电源。
发电机有一种叫做交流发电机，它发出的电流周期性地改变方向；还有一种叫直流发电机，它发出的电流方向不变。交流电和直流电有什么不同点和相同点呢？首先，直流电的磁场是稳定的，交流电的磁场的强弱和方向都是不断变化着的。其次，直流电的正负极性不变化，而交流电的正负极性是不断变化的，所以电解工业、电镀工业要用直流电。它们还有一些别的不同，但它们的光效应和热效应是一样的。
从历史上看，最早的发电设备是伏打电池，它产生的是直流电。法拉第发现电磁感应现象以后人们造出了直流发电机。但直流电有个缺点，在输送的时候电能损失很大，所以后来制作了交流发电机。因为交流电的电压可以用变压器来升高或者降低，使用起来就方便多了。而且交流电可以用高压输送，电能损失较小；交流电经过整流还可以成为直流电。所以，当今的电力领域，几乎是交流电的一统天下了。
三、变压器
变压器也是应用电磁感应原理的设备，能使电压由高变低、由低变高，还能使电流量增大或减少。我们做一个最简单的变压器，并实验一下。
找一个凵形的铁芯，先用绝缘布把它的两臂缠好，然后用直径0.2毫米的漆包线，在它的一臂上绕1100匝。在另一臂上，用直径0.5毫米的漆包线绕45匝，要在第15匝、第30匝的地方把线折回一段朝一个方向扭几转，但不要把绕线弄断了。最后，在铁芯臂端放一块长方形铁条。
你可以把1100匝的线圈接到220伏的交流电源上，用交流伏特表测一下另一个线圈的15匝、30匝、45匝的电压，就会发现测得电压都比220伏的交流电压低得多。
我们把连接电源的线圈叫做原线圈（初级线圈），连接用电器的线圈叫做副线圈（次级线圈）。你们根据电磁感应原理可以知道：当原线圈通入交流电时，铁芯里就产生了变化的磁场，这种变化的磁场穿过副线圈，副线圈里就感应出交流电，在副线圈两端就产生出交变电压。
上面是变压器降压的小实验，下面做变压器升压的小实验：
用直径0.2毫米的漆包线，在方框形铁芯的一边上绕10匝，另一边上绕30匝（在20匝处抽出一个接头线），这又是一个变压器了。我们用它做升压实验，方法是：把这个升压变压器的初级线圈，跟前一个降压变压器的次级线圈相连接。然后把降压变压器的初级线圈接通220伏交流电，再用交流伏特表测升压变压器的初级线圈与次级线圈两端的电压。测量结果表明电压升高了。
变压器对于远距离输送电能有什么意义呢？
我们知道电流有热效应，输电导线发热必然要损失掉电能。要减少热效应带来的损失，一是要减少电阻——电阻小了就可以少发热，少损失电能。但是，这就要把电线做得粗粗的，既耗费大量金属材料，又给架设电线带来困难。这个方法不切实际。二是要减少电流——在导线电阻不变的情况下，电流强度减少到原来的百分之一，能量损耗就减少到原来的万分之一。我们可以用变压器来实现高压送电，减少电流强度，从而减少热效应带来的损失。另外，用电部门需要各种电压，电视机要1万伏，电动机需要380伏，由于变压器有升压降压的本领，能够很好地满足这些不同要求。
