这一现象的发现使交变的电动势转变为直流电动势这一问题变得简单起来，只需将线圈首尾两端分别连接的两个金属环换成两个半圆环，并由这两个相互隔离或绝缘的半圆环重新组成一个环，如图2-2所示，使碳刷A只与到达顶部的或到达N极下方的半个环（也叫换向片）接触，碳刷B只与到达底部的或到达S极下方的半个环（换向片）接触，将线圈中的交变电动势通过碳刷A和B引出，在A、B两端得到的即为极性固定不变的直流电动势。

其换向过程如下：当有效导体ab旋转到N极下方时，导体ab中的电动势是从b指向a的，即a点电位高，b点电位低。而导体cd中的电动势则是从d指向c的，即c点电位高，d点电位低。即：碳刷A输出的电动势极性为正，碳刷B输出的电动势极性为负，或上正、下负。当线圈旋转过180°后，导体cd将处于N极之下，而导体ab则处于S极下，与a端相连的换向片和与d端相连的换向片也同时转动。



导体cd中的电动势则是从c指向d的，即d点电位高，c点电位低。此时，碳刷A连接的不是原来上面的半个环，而是原来下面的半个环。由于导体ab转到了S极下方，导体ab中的电动势是从a指向b的，即b点电位高，a点电位低，所以仍然是上正下负。根据这一现象，通过碳刷引出两个电极，即可得到固定不变的输出电动势极性，即一个能够发出直流电动势的直流发电机。

在这一过程中，正是与线圈的两端a和d分别相连的两个铜环（片）与两个固定不动的碳刷之间的交替换接，改变了流出或通入转子线圈的电流方向，在两个碳刷的输出端得到了方向不变的电动势。所以，将两个铜环（片）与两个固定不动的碳刷（有时也称为电刷）统称为换向器，而两个铜环（片）称为换向片。说明转子绕组内部电势电流是交流，通过换向器机械整流作用使输出的外部电势电流为直流。