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發電機包括一個能在二個或二個以上的磁場間迅速旋轉的電磁鐵，當二個磁場相互交錯，就產生了電，由電線從發電機中導出。電子工程師依發電機線繞的方式和磁鐵的安排，而獲得交流電（AC）或直流電（DC），大部分發電機都是產生交流電，它比直流電更易由傳輸線作長距離的傳送。
學過物理課的人都會記得，英國科學家法拉第于1831 年發現了電磁感應原理。這一在人類社會發展過程中起到重要作用的原理是說："當磁場的磁力線發生變化時，在其周圍的導線中就會感應產生電流。"
法拉第曾煞費苦心，通過研究和反復實驗，終于發現了這一影響巨大的科學原理，而且他確信，利用此原理肯定能制造出可以實際發電的發電機。
就在法拉第發現電磁感應原理的第二年，受法拉第發現的啟示，法國人皮克希應用電磁感應原理制成了最初的發電機。
皮克希的發電機是在靠近可以旋轉的U 形磁鐵（通過手輪和齒輪使其旋轉）的地方，用兩根鐵芯繞上導線線圈，使其分別對準磁鐵的N 極和S 極，并將線圈導線引出。這樣，搖動手輪使磁鐵旋轉時，由于磁力線發生了變化，結果在線圈導線中就產生了電流。
由這種發電機的裝置可以知道，每當磁鐵旋轉半圈時，線圈所對應的磁鐵的磁極就改變一次，從而使電流的方向也跟著改變一次。為了改變這種情況，使電流方向保持不變，皮克希想出了一個巧妙的辦法：在磁鐵的旋轉軸上加裝兩片相互隔開成圓筒狀的金屬片，由線圈引出的兩條線頭，經彈簧片分別與兩個金屬片相接觸。另外，再用兩根導線與兩個金屬片接觸，以引出電流。這個裝置，就叫做整流子，在后來的發電機上仍得到應用。
整流子為什么能保持電流方向不變呢？這是因為電流從線圈流入整流子，而整流子是和磁鐵一起旋轉的。當磁鐵轉過半圈，線圈中電流方向倒逆過來，整流子也正好轉過半周來而掉轉了方向，因而輸出的電流方向始終是不變的。
皮克希發明的這種發電機在世界上是首創，當然也有其不足之處。需要對它進行改進的地方，一是轉動磁鐵不如轉動線圈更為方便靈活；二是通過整流子可以得到定向的電流，但是電流強弱還是不斷變化的。為改變這種情況，人們采用增加一些磁鐵和線圈數量，并稍微錯開地將變化的電流一起引出的辦法，使輸出電流的強度變化控制在一定的范圍內。
從皮克希發明發電機后的30 多年間，雖然有所改進，并出現了一些新發明，但成果不大，始終未能研制出能輸出像電池那樣大的電流，而且可供實用的發電機。
1867 年，德國發明家韋納·馮·西門子對發電機提出了重大改進。他認為，在發電機上不用磁鐵（即永久磁鐵），而用電磁鐵，這樣可使磁力增強，產生強大的電流。
西門子用電磁鐵代替永久磁鐵發電的原理是，電磁鐵的鐵芯在不通電流時，也還殘存有微弱的磁性。當轉動線圈時，利用這一微弱的剩磁發出電流，再反回給電磁鐵，促使其磁力增強，于是電磁鐵也能產生出強磁性。
接著，西門子著手研究電磁鐵式發電機。很快就制成了這種新型的發電機，它能產生皮克發電機所遠不能相比的強大電流。同時，這種發電機比連接一大堆電池來通電要方便得多，因而它作為實用發電機被廣泛應用起來。
西門子的新型發電機問世后不久，意大利物理學家帕其努悌于1865 年發明了環狀發電機電樞。這種電樞是以在鐵環上繞線圈代替在鐵芯棒上繞制的線圈，從而提高了發電機的效率。
實際上，帕斯努悌早在1860 年就提出了發電機電樞的設想，但未能引起的人們的注意。1865 年，他又在一本雜志上發表了這一獨創性的見解，仍未得到社會的公認。
到了1869 年，比利時學者古拉姆在法國巴黎研究電學時，看到了帕其努悌發表的文章，認為這一發明有其優越性。于是，他就根據帕其努悌的設計方案，兼采納了西門子的電磁鐵式發電機原理進行研制，于1870 年制成了性能優良的發電機。
在帕其努悌的發明中，對發電機的整流子部分進行了重要改進，使發電機發出的電流強度變化極小。而采用帕其努悌設計方案制成的古拉姆式發電機，其發出的電流強度變化也很小。這是古拉姆發電機的優良性能的表現之一。
古拉姆發電機的性能好，所以銷路很廣，他不僅發了財，而且被人們譽為"發電機之父"。
有些人看到古拉姆發明發電機獲得成功，也想對發電機進行改進從而制造出更先進的發電機。在這些人中，就有德國的西門子公司研究發電機的工程師阿特涅。他發明了古拉姆發電機不同的線圈繞線方式，制成了性能良好的發電機。
古拉姆發電機的電樞是將鐵絲繞成環狀，在環與環之間夾上紙進行絕緣，然后將環捆在一起作為鐵芯，在其上面繞上導線線圈，再由線圈的不同部位引出一些導線，接向帶整流子。而阿特涅發電機的電樞，是用許多薄圓鐵板以紙絕緣后重疊起來，制成鐵芯，然后在上面繞上導線線圈。人們把這種方法叫做"鼓卷"，意思是像鼓一樣的形狀。經過這種改進后，發電機無論是外觀或是性能，都比原來有了很大起色。
西門子公司由于阿特涅的這項發明而益發馳名。于是，德國以西門子公司為核心，大力研制各種發電機，從而使電力工業得到了迅速的發展。
隨著發電機的逐漸大型化，轉動發電機的動力也發生了變化。其中以水力作動力更使人們感興趣。這是因為用水力轉動大型發電機較方便，而且不消耗燃料，成本低。因此，西門子公司又投入水力發電的研究工作。
利用水力發電與水力發電不同，前者必須將發電機安裝在水流湍急的地方，也就是水流落差大的地方。這樣，就必須在山中河川的上游發電，然后再輸送到遠方的城市。
為了遠距離輸送電，就要架設很長的輸電線。但是，在輸電線中通過很強的電流時，電線就要發熱，這樣，好不容易發出的電能在送向遠方的途中，卻因為電線發熱而損耗掉了。
為了減少電能在長距離輸送中的發熱損耗，可以采用的辦法有兩個：一是增加電壓的截面積，即將電線加粗，減小電阻；二是提高電壓而減小電流。
前一個措施因需要大量的金屬導線，而且架設很粗的導線有很多困難，因而很難得到采用。比較起來，還是后一個措施有實用價值。然而，對于當時使用的直流電來說，使其電壓提高或降低都是難以實現的。于是，人們只得開始考慮利用電壓很容易改變的交流電。
看來，將直流發電機改為交流電發電機比較容易，主要是取掉整流子就行了。所以，西門子公司的阿特涅便于1873 年發明了交流發電機。此后，對交流發電機的研究工作便盛行起來，從而使這種發電機得到了迅速的發展
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