发电机里面的电子为何一直都用不完？难道一直会有电子发出来？

有一个非常深刻的疑问，把电路比作水路是非常巧妙的，设想在一条封闭的水道系统中，水流在水泵的推动下连续不断地循环。我们可以确信，在这个过程中，水分子的总量是恒定的。同样，这些水分子并非源自水泵本身，它们始终都在水道里。

将这个情境带入到电路问题上，发电机相当于那个水泵，它并不制造电子，相反，自由电子本来就存在于导线中，发电机仅仅是为电荷提供了一个推动力。关键点在于：发电机只产生电动势，电子的数量保持不变，它们在闭合电路中运动，因此数量保持不变。

电子流动的路径是这样的：在直流电系统里，电子从负极出发，最终回到正极。而在电源内部，电子则从正极重新移动到负极，因此电子是无穷无尽的。

在前面描述的交流电系统中，零线接地，电位被固定在0电位。另一端的电压以50Hz的工业频率上下波动。电子在电路中的移动方向也随之变化，电子不会因为流动而耗尽。并且，零线的电位与电流的大小无关。

发电机发电的内在原理是这样的：

迄今为止，不管是火力、核能、水力还是风力发电，它们共同的运作基础都是法拉第电磁感应定律。

发电机的基本结构很简单，只需要磁场和导体。当导体在磁场中移动，切割磁感线时，就会产生感应电动势。电磁感应定律的根本是带电粒子在洛伦兹力的作用下的运动，导体中的电子带有正电或负电，当导体在磁场中移动时，带电粒子会受到洛伦兹力作用而定向移动，由于电子和原子核所带电荷的极性相反，它们受到的洛伦兹力方向相反，这样就在导体中形成了感应电动势。

电子移动的速度有多快呢？

电流的传输速度与光速相当，通常认为电流的传递是瞬时的。但实际上，导体中电子的移动速度非常缓慢，大约只有每秒几厘米，远低于光速。

电流是如何实现这种速度的呢？

这是因为电场的传递速度是光速。在通电的瞬间，在电动势的作用下，整个导体会立即形成电场，导体中的所有电子会同时受到电场的“指令”，开始有规律的移动。因此，电子移动的速度并不快，真正快速的是电场。

我们可以这样打比方：想象一条长达5000米的水管，当你打开水龙头，水会立即流出，并不是因为水厂的水瞬间移动了5000米，而是因为你打开了水龙头的瞬间，水管中所有水在水压的作用下开始移动，水压的传递速度就相当于电流的速度。