O princípio de funcionamento de um alternador é muito simples. É como o princípio básico de um gerador CC. Também depende da lei de Faraday da indução electromagnética que diz que a corrente é induzida no condutor dentro de um campo magnético quando existe um movimento relativo entre esse condutor e o campo magnético.
Para compreender o funcionamento do alternador, pensemos numa única volta rectangular colocada entre dois pólos magnéticos opostos, como se mostra acima.
Diga que esta volta única ABCD pode rodar contra o eixo a-b. Suponha que esta volta começa a rodar no sentido dos ponteiros do relógio. Após uma rotação de 90o o lado AB ou o condutor AB do laço vem em frente do pólo S e o condutor CD vem em frente do pólo N. Nesta posição, o movimento tangencial do condutor AB é apenas perpendicular às linhas de fluxo magnético do pólo N ao pólo S. Portanto, a taxa de corte de fluxo pelo condutor AB é máxima aqui e para esse corte de fluxo haverá uma corrente induzida no condutor AB e a direção da corrente induzida pode ser determinada pela regra da direita de Fleming. De acordo com esta regra a direcção desta corrente será de A a B. Ao mesmo tempo o CD do condutor vem sob o pólo N e aqui também se aplicarmos a regra da direita de Fleming obteremos a direcção da corrente induzida e será de C a D.
Agora após uma rotação no sentido dos ponteiros do relógio de mais 90o a curva ABCD vem na posição vertical como mostrado abaixo. Nesta posição o movimento tangencial do condutor AB e CD é apenas paralelo às linhas de fluxo magnético, portanto não haverá corte de fluxo que não seja corrente no condutor.
Embora a volta ABCD venha de uma posição horizontal para uma posição vertical, o ângulo entre as linhas de fluxo e o sentido do movimento do condutor, reduz-se de 90o para 0o e consequentemente a corrente induzida na volta é reduzida a zero a partir do seu valor máximo.
Após mais uma rotação de 90o no sentido dos ponteiros do relógio, a curva volta novamente à posição horizontal, e aqui o condutor AB vem sob o pólo N e o CD vem sob o pólo S, e aqui se aplicarmos novamente a regra da direita de Fleming, veremos que a corrente induzida no condutor AB, é do ponto B a A e a corrente induzida no CD do condutor é de D a C.
As nesta posição a volta vem na posição horizontal a partir de sua posição vertical, a corrente nos condutores vem no seu valor máximo a partir de zero. Isso significa que a corrente circula na curva fechada do ponto B para A, de A para D, de D para C e de C para B, desde que o laço esteja fechado, embora não seja mostrado aqui. Isto significa que a corrente está ao contrário da posição horizontal anterior quando a corrente circulava como A → B → C → D → A.
Apesar de que a volta continue para a sua posição vertical a corrente é novamente reduzida a zero. Assim, se a volta continua a girar a corrente por sua vez alterna continuamente a sua direcção. Durante cada volta completa da volta, a corrente por sua vez chega gradualmente ao seu valor máximo e depois reduz-se a zero e depois novamente chega ao seu valor máximo mas em direcção oposta e novamente chega a zero. Desta forma, a corrente completa um ciclo de onda sinusoidal completo durante cada rotação de 360o da volta. Assim, vimos como a corrente alternada é produzida em uma volta é girada dentro de um campo magnético. A partir disto, chegamos agora ao princípio real de funcionamento de um alternador.
Agora colocamos uma escova estacionária em cada anel deslizante. Se ligarmos dois terminais de uma carga externa com estas duas escovas, vamos obter uma corrente alternada na carga. Este é o nosso modelo elementar de um alternador.
A partir de agora, compreendemos o princípio básico de funcionamento de um alternador, vamos ter uma ideia do seu princípio básico de funcionamento de um alternador prático. Durante a discussão do princípio básico de funcionamento de um alternador, considerámos que o campo magnético é estacionário e que os condutores (armadura) estão em rotação. Mas, geralmente, na construção prática de um alternador, os condutores da armadura são estacionários e os ímanes de campo rodam entre eles. O rotor de um alternador ou de um gerador síncrono é acoplado mecanicamente ao eixo ou às pás da turbina, o que é feito para rodar à velocidade síncrona Ns sob alguma força mecânica resulta no corte do fluxo magnético dos condutores da armadura estacionária alojados no estator.
Como consequência directa deste fluxo, um emf e corrente induzidos começam a fluir através dos condutores da armadura que primeiro fluem numa direcção para o primeiro meio ciclo e depois na outra direcção para o segundo meio ciclo para cada enrolamento com um intervalo de tempo definido de 120o devido ao espaço deslocado de 120o entre eles, como mostra a figura abaixo. Este fenómeno particular resulta num fluxo de potência trifásico para fora do alternador que é depois transmitido às estações de distribuição para usos domésticos e industriais.