汽车上的电是如何产生的并补充的？

事实上，汽车本身具有自发电的能力，这就是汽车的充电系统:

汽车上主要有两个电源，一个是蓄电池，另一个是发电机。蓄电池可以储存一定的电能，在发动机没有启动之前，汽车上所有的电能都是由它提供的，例如启动发动机、听音乐、汽车防盗系统等。发电机则是汽车的主电源，当发动机正常运行时，汽车上的所有电能都是由发电机提供的，多余的电能会被储存在蓄电池中。当发电机提供的电能不足以满足汽车用电需求时，蓄电池会提供一部分电能辅助发电机工作。它们共同构成了汽车的电源系统。

汽车上的电气系统具有直流、低压、负极搭铁的特点。下面我们先来说说蓄电池。汽车上的蓄电池主要是铅酸蓄电池，它是一种低压直流可逆电源，可以将化学能转换为电能。

它的基本结构包括极板、电解液、隔板和壳体，其中正极板上涂有二氧化铅，负极板上涂有海绵状纯金属铅，电解液是36%左右的硫酸水溶液。根据极板的形式和隔板结构的不同，蓄电池大致可以分为普通型蓄电池、免维护蓄电池、干荷电蓄电池以及胶体蓄电池等。现在汽车上最常用的是免维护蓄电池。

带有自动启停功能的车型，其蓄电池是特制的，隔板是玻璃纤维的，电解液被吸附在隔板上，充放电速度更快，并允许多次充放电。如果它损坏了，不能用普通蓄电池代替。一般汽车上只有一个12伏的蓄电池，而一些高档汽车会并联安装主-副两个蓄电池，电源电压仍然是12伏；在柴油发动机上，由于启动力矩较大，通常串联安装两个蓄电池，形成24伏电源系统。那么蓄电池电压为什么都是12伏呢？这是因为铅酸蓄电池在静止状态下，正极板处的二氧化铅与硫酸作用生成带正电荷的铅离子，使正极板具有2V的正电位；

负极板处的纯铅电离为铅离子和电子，两个电子留在负极板上，使负极板具有约-0.1V的负电位；这样在正负极之间就形成了大约2.1V的电位差，这就是铅酸蓄电池能够建立电动势的原理。一般蓄电池中有六对单格蓄电池，串联安装在一起，就组成了电压为12.6伏的蓄电池，对外标称为12伏。但事实上，如果在静止状态下测量蓄电池电压为12伏，它的电量就所剩无几了，一般充满电的蓄电池电压都在12.6~12.8伏之间。

当蓄电池接上负载后，会产生电流，驱动电子会从负极板流向正极板，正负极板上的金属铅和二氧化铅就变成了铅离子，然后铅离子与硫酸根结合生成硫酸铅。这个过程循环进行，就会形成持续的放电电流，分子间的化学能就转换成了电能。

由于这个过程会消耗电解液中的硫酸，并生成硫酸铅附着在正负极板上，所以随着放电时间的延长，电解液中的硫酸越来越少，附着在极板上的硫酸铅越来越多，硫酸与极板上的金属铅接触的越来越少，反应速度越来越慢，放电电流也随之越来越小。

当极板上大部分被硫酸铅覆盖的时候，反应基本就终止了，这时候就是所说的“电放没了”。我们可以测量电解液的密度来大致判断蓄电池的放电程度，一般充满电的蓄电池电解液密度是1.28g/ml左右，完全没电的蓄电池电解液密度是1.24g/ml左右。

再来说说汽车发电机。汽车发电机是汽车的主电源，当发动机正常运行时，汽车上的所有电能都是由发电机提供的，剩余的电能还会给蓄电池充电。现在汽车上所用的发电机大多为硅整流三相交流发电机。当点火开关打开后，蓄电池给发电机转子线圈通电，产生一个磁场，这个过程称为“励磁”。在发电机运转初期，这个励磁电流是由蓄电池提供的，称为“他励”；

当发电机正常运转后，发出的电量足够多时，这个励磁电流就由发电机自身提供，称为“自励”。然后发电机转子在发动机曲轴的带动下高速旋转，定子线圈就会切割转子线圈的磁力线，根据楞次定律，运动的导体切割磁力线就会产生电流，所以在定子线圈中就会产生电流，发电机就是这样发电的。不过这样发出来的电是三相交流电，必须将其整流为直流电。

这个工作由安装在发电机后端盖上的整流器来完成，它是由六个二极管组成的一个桥式整流电路，可以将三相交流电转变成直流脉动电压。发电机发电的根本原因是转子高速旋转产生的旋转磁场。发电机发电量越高，自然消耗的燃油也越多。一般来说，发电机的功率在0.8~1.5千瓦之间，足以满足汽车上所有用电器同时工作所消耗的电能，并且还会有剩余的电能给蓄电池充电。当发电机发电量不足时，蓄电池会协助供电。

发电机和蓄电池是并联的，当发电机正常工作时，它发出的电压一般在13.5~14.5伏之间，高于蓄电池的12伏电压，在这种情况下，蓄电池是以负载的形式存在的，相当于发电机给蓄电池供电，也就是发电机给蓄电池充电。

电能储存在蓄电池中是通过外界电源的作用，使极板上的硫酸铅还原为纯铅和二氧化铅，硫酸根重新与水分子的氢根结合生成硫酸，这样就相当于把电能转化成了化学能储存在蓄电池中。当硫酸铅全部还原为纯铅和二氧化铅之时，蓄电池就充满电了。如果在此时继续充电，这些电能就会分解水，生成氢气和氧气。有时候蓄电池在补充充电时会“冒泡”，其实就是电解的氢气和氧气逸出来了。