Zasada działania alternatora jest bardzo prosta. Jest ona taka sama jak podstawowa zasada działania prądnicy prądu stałego. Zależy ona również od prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya, które mówi, że prąd jest indukowany w przewodniku wewnątrz pola magnetycznego, gdy występuje ruch względny pomiędzy przewodnikiem a polem magnetycznym.
Aby zrozumieć zasadę działania alternatora pomyślmy o pojedynczym prostokątnym skręcie umieszczonym pomiędzy dwoma przeciwległymi biegunami magnetycznymi, jak pokazano powyżej.
Powiedzmy, że ta pojedyncza pętla ABCD może obracać się względem osi a-b. Załóżmy, że pętla ta zaczyna się obracać zgodnie z ruchem wskazówek zegara. Po obrocie o 90o bok AB lub przewodnik AB pętli znajdzie się przed biegunem S, a przewodnik CD przed biegunem N. W tym położeniu ruch styczny przewodnika AB jest prostopadły do linii strumienia magnetycznego od bieguna N do S. Stąd szybkość cięcia strumienia przez przewodnik AB jest tutaj maksymalna i dla tego cięcia strumienia w przewodniku AB pojawi się prąd indukowany, a kierunek prądu indukowanego może być określony przez prawą regułę Fleminga. Zgodnie z tą regułą kierunek tego prądu będzie z A do B. W tym samym czasie przewodnik CD znajduje się pod biegunem N i tutaj również, jeśli zastosujemy regułę prawej dłoni Fleminga, otrzymamy kierunek prądu indukowanego i będzie on z C do D.
Teraz po obrocie zgodnie z ruchem wskazówek zegara o kolejne 90o zakręt ABCD znajdzie się w pozycji pionowej, jak pokazano poniżej. W tej pozycji ruch styczny przewodnika AB i CD jest równoległy do linii strumienia magnetycznego, stąd nie będzie cięcia strumienia, czyli nie będzie prądu w przewodniku.
Podczas gdy zakręt ABCD przechodzi z pozycji poziomej do pionowej, kąt pomiędzy liniami strumienia a kierunkiem ruchu przewodnika zmniejsza się z 90o do 0o i w konsekwencji prąd indukowany w zakręcie zmniejsza się do zera ze swojej maksymalnej wartości.
Po kolejnym obrocie zgodnie z ruchem wskazówek zegara o 90o, zakręt ponownie dochodzi do pozycji poziomej, i tutaj przewodnik AB wchodzi pod biegun N, a CD pod biegun S, i tutaj, jeśli ponownie zastosujemy regułę prawej ręki Fleminga, zobaczymy, że prąd indukowany w przewodniku AB, jest z punktu B do A, a prąd indukowany w przewodniku CD jest z D do C.
Jako że w tym miejscu zakręt z pozycji pionowej przechodzi w pozycję poziomą, prąd w przewodnikach osiąga swoją maksymalną wartość od zera. Oznacza to, że prąd krąży w zamkniętym zakręcie od punktu B do A, od A do D, od D do C i od C do B, pod warunkiem, że pętla jest zamknięta, choć nie jest to tutaj pokazane. Oznacza to, że prąd jest odwrotny do tego z poprzedniego położenia poziomego, kiedy prąd krążył jako A → B → C → D → A.
Podczas gdy obrót dalej postępuje do swojego położenia pionowego, prąd jest ponownie zredukowany do zera. Tak więc jeśli obrót kontynuuje obracanie się, prąd z kolei nieustannie zmienia swój kierunek. W trakcie każdego pełnego obrotu kołowrotu, prąd stopniowo osiąga swoją maksymalną wartość, następnie zmniejsza się do zera, po czym ponownie osiąga swoją maksymalną wartość, jednak w przeciwnym kierunku i ponownie dochodzi do zera. W ten sposób, prąd wypełnia jeden pełny cykl sinusoidalny podczas każdego obrotu o 360o. Tak więc, widzieliśmy jak prąd zmienny jest wytwarzany w zakręcie obracanym wewnątrz pola magnetycznego. Na tej podstawie przejdziemy teraz do rzeczywistej zasady działania alternatora.
Na każdym pierścieniu ślizgowym umieszczamy jedną nieruchomą szczotkę. Jeśli połączymy dwa zaciski zewnętrznego obciążenia z tymi dwiema szczotkami, otrzymamy prąd zmienny w obciążeniu. To jest nasz elementarny model alternatora.
Zrozumiawszy podstawową zasadę działania alternatora, zapoznajmy się teraz z jego podstawową zasadą działania praktycznego alternatora. Podczas omawiania podstawowej zasady działania alternatora, rozważaliśmy, że pole magnetyczne jest nieruchome, a przewodniki (armatura) obracają się. Ale generalnie w praktycznej konstrukcji alternatora, przewodniki armatury są nieruchome, a magnesy polowe obracają się między nimi. Wirnik alternatora lub prądnicy synchronicznej jest mechanicznie sprzężony z wałem lub łopatkami turbiny, które obracają się z prędkością synchroniczną Ns pod wpływem pewnej siły mechanicznej, co powoduje przecięcie strumienia magnetycznego nieruchomych przewodników twornika umieszczonych na stojanie.
Jako bezpośrednia konsekwencja tego cięcia strumienia indukowana energia elektryczna i prąd zaczynają przepływać przez uzwojenia, które najpierw płyną w jednym kierunku przez pierwsze pół cyklu, a następnie w drugim kierunku przez drugie pół cyklu dla każdego uzwojenia z określonym opóźnieniem czasowym 120o z powodu przesunięcia przestrzeni 120o pomiędzy nimi, jak pokazano na poniższym rysunku. To szczególne zjawisko powoduje, że z alternatora wypływa prąd trójfazowy, który jest następnie przekazywany do stacji rozdzielczych do użytku domowego i przemysłowego.