第5章 創造新的科技才能帶動生產力發展(第2/11 頁)

然紙上。他熟知電磁感應原理，明白怎樣透過合理設計轉子的轉速、線圈的匝數以及磁極的強度，來最大限度地提高電能的產生效率。那些複雜的磁場線分佈、電流走向，在旁人看來如天書般難懂，可對於張平來說，卻如同自己手心的紋路一樣熟悉。

就拿轉子來說，他仔細考量著要採用何種形狀才能讓其在轉動過程中更穩定且受力均勻，既能保證高速旋轉又不會出現失衡的狀況。經過反覆推算和多次修改圖紙，他最終確定了一種獨特的轉子結構，其精妙之處在於利用了空氣動力學和力學的巧妙結合，使得轉子在磁場中轉動時所受的阻力最小，從而可以更高效地切割磁感線，產生源源不斷的電能。

定子的設計同樣費盡心思，線圈的纏繞方式、匝數的確定，都是經過嚴謹的物理計算得出的。他依據電磁學公式，精確計算出在給定的磁場強度下，需要多少匝數的線圈才能達到預期的電壓輸出，每一圈線圈的位置和走向都嚴格遵循著物理規律，不容有絲毫偏差。而磁極鐵芯的選材和形狀，更是關乎整個發電機磁場強度的關鍵因素，張平對比了多種可獲取的材料，從它們的導磁效能、磁滯損耗等多方面進行分析，最終選定了一種既能保證強大磁場又能減少能量損耗的特殊鐵芯材質，並將其形狀設計成最有利於磁場匯聚和發散的模樣。

在解決了發電機主體結構的繪製後，張平又將目光投向了與之緊密相關的其他問題，畢竟，一臺發電機要真正發揮作用，可不是僅僅把零部件拼湊起來就行，還需要考慮諸多配套環節。

磁石，在這個時代相對來說還算比較容易獲取，這算是一個小小的幸運之處。張平清楚，磁石所產生的磁場是整個發電機運轉的核心驅動力之一，所以對於磁石的選擇和應用，他也是慎之又慎。他運用自己豐富的物理知識，懂得如何辨別磁石的磁性強弱、磁極方向，還知曉怎樣透過合理組合多塊磁石，來構建出一個穩定且強度適宜的磁場環境，為發電機的高效運轉提供堅實的基礎。

然而，接下來要面對的能源和電力傳輸問題，可就棘手多了。這個時代，可供選擇的導電材料十分有限，無非就是鐵線或者銅線。張平心裡明白，用銀或者金絲固然導電性極佳，可那實在是太過奢侈，根本不具備大規模應用的可能性。於是，經過權衡利弊，他決定現階段先用銅絲來代替。

雖說銅絲的導電性比不上銀和金，但在物理特性上，它也有著自己的優勢。張平熟知各種金屬的電阻率、熔點、延展性等引數，他清楚銅絲相對容易加工成型，可以方便地繞製成線圈，而且其熔點適中，在發電機正常運轉產生的熱量下，不會輕易出現熔斷的情況。同時，銅絲的成本相對可控，能夠滿足一定規模的生產和使用需求。

在考慮電力傳輸線路時，張平又陷入了深思。他明白，要想讓電能能夠穩定、高效地傳輸到需要的地方，線路的佈局、導線的粗細以及絕緣措施等都至關重要。依據歐姆定律和焦耳定律，他仔細計算著不同長度、不同功率需求下，銅絲應該選取多粗才能保證在傳輸過程中電能損耗最小，不會因為線路發熱而造成大量電能浪費，甚至引發安全隱患。

開關，作為整個電力系統中看似簡單卻不可或缺的部分，在這個時代也只能是極其簡易的裝置。但即便如此，張平還是從物理原理的角度出發，儘量最佳化其設計。他利用導體和絕緣體的特性，巧妙地構思出一種透過手動操作來實現電路通斷的簡易開關結構，雖然簡陋，卻能滿足最基本的控制需求。

可真正的難題在於漏電保護絲，這是保障整個電力系統安全執行的關鍵所在。張平知道，要製作出有效的漏電保護絲，必須要找到鎂這種元素，然後將其與合適的金屬融合在一起。鎂，在這個時代可並不容易尋覓，它獨特的化學性質和物理特性，使得它在製造漏電保護絲