斯坦福交流发电机就是按照电磁感应机理设计制成，即将发电机组带动发电机轴转动的机械能转变为电能输出。按照法拉第电磁感应定律，当穿过一个闭合回路所包抄的面积的磁通量（磁力线数）出现变化时（导体和磁场之间存在相对运动），回路中就有感应电动势产生，如果回路为闭合导体回路，则有感应电流出现。值得一提的是，发电机的磁场是电磁场，给两个炭刷上通人固定标的目的的电流（如炭刷a流人、炭刷b流出），则线圈附近就会产生磁场，磁场的标的目的用右手定则来判定。为增加磁场的强度，在线圈中间插一软铁，通电流后形成磁铁。磁铁周围磁力线的标的目的从N极出来，由S极回到磁铁形成环路。软铁上固接一根轴，当发电机组带动此轴旋转，便形成旋转磁场，使导线和磁场之间出现了相对运动。
斯坦福交流发电机定子的三相绕组按必然的规律嵌套在发电机的定子槽内，彼此互差120°电角度。当转子磁场绕组接通直流电源时，转子的爪极被磁化为N极和S极。其磁力线由N极出发，穿过转子与定子之间很小的气隙进入定子铁心，最后又通过气隙回到S极。
同步发电机是按照电磁感应机理工作的，它通过转子磁场和定子绕组的相对运动，将机械能转变为电能。当转子在外力带动下，转子磁场和定子导体作相对运动，即导体切割磁力线，因此在导体中出现感应电动势，其标的目的可按照右手定则判断。由于转子磁极的位置使导体以垂直标的目的切割磁力线，所以此时定子绕组中的感应电动势最大。
当磁极转过90度后。磁极成水平位置，导体不切割磁力线，其感应电动势为零。转子再转90度，按时定子绕组又以垂直标的目的切割磁力线，使感应电动势达到最大值，但标的目的与前相反；当转子再转90度，感应电动势又变为零。这样转子转动一周，定子绕组的感应电动势也发生正、负变化。如果转子连续匀速旋转，在定子绕组中就感应出一个周期性不竭变化的交变电动势。
