Мы можем получить из электрической энергии механическую, световую, тепловую и другие виды энергии, без каких-либо усилий и с максимальной эффективностью. Так же мы можем преобразовывать энергию света, тепла, ветра, в электрическую энергию, но уже предварительно преобразовав их в механическую энергию. Таким образом можно понять, что в большинстве случаев электрическую энергию получают из механической.
Для более точного понимания физического смысла этого явления предлагаю провести следующий опыт.
Возьмем дугообразный магнит, между его полюсами расположим проводник, например, отрезок медной проволоки, при этом к концам этой проволоки подключим гальванометр (прибор, способный обнаружить электрический ток). Если мы переместим медную проволоку относительно магнита, то можно заметить, что в момент перемещения проволоки стрелка гальванометра отклонилась, как только прекратим движение проволоки стрелка прибора вернется в исходное положение. Также если вместо проволоки перемещать магнит, то эффект будит тоже. Если перемещать не проводник, а сам магнит относительно проводника, то в этой цепи также наводится ЭДС. Даже если перемещать проводник и магнит одновременно, но на встречу друг другу или в одном направлении, в проводнике и при этом случаи будит наводиться ЭДС.
Дело в том, что между полюсами магнита, где располагается проводник, проходят невидимые линии магнитной индукции, количество этих линий, пронизывающих этот проводник, называется магнитным потоком. Стоит отметить, что в проводнике ЭДС будит индуцироваться только при изменении магнитного потока.
Отклонение стрелки гальванометра (протекание тока в проводнике) объясняется явлением электромагнитной индукции, которое заключается в том, что при пересечении проводника линиями магнитной индукции, на концах этого проводника возникает (индуцируется) электродвижущая сила ЭДС, другими словами на концах наводится напряжение. И если мы к этому проводнику подключим, например, лампочку, то она в момент перемещения проводника будит загораться, то есть по получившейся цепи будит протекать электрический ток.
Явление магнитной индукции было открыто в 1831 году Майклом Фарадеем. Он провел аналогичный опыт, при котором опускал в катушку постоянный магнит, катушка была подключена к гальванометру, который в момент движения магнита фиксировал протекание тока.
Стоит учитывать, что основными условиями протекания тока по проводнику, является наличие замкнутой цепи и изменение количества пересекаемых линий магнитной индукции, то есть движение проводника относительно магнитного поля или магнитного поля относительно проводника.
На явлении магнитной индукции основывается работа большинства электрических машин, таких как трансформаторы, асинхронные двигатели, синхронные генераторы и так далее.
На всех современных электрических станциях, в настоящее время, для преобразования механической энергии в электрическую, применяются синхронные генераторы. В них проводник остается неподвижным и находится на статоре, а вот магнитное поле, создаваемое электромагнитами, состоящие из катушек постоянного тока располагаются на якоре машины. При вращении якоря, магнитный поток, пронизывающий обмотки статора, индуцирует в ней переменное напряжении частотой прямо зависящей от частоты вращения якоря.
Так же в электроэнергетике существуют множество других генераторов (преобразователей электрической энергии), такие как: асинхронные электрогенераторы, генераторы постоянного тока, но они мало используются. И в большинстве случаев устанавливается в местах где они действительно необходимы и называются специализированными.