1879年，德国科研人员研制了世界上第一台电力机车。此机车是利用两条铁轨之间的第三条轨将电力引进机车里，不过，这种供电方式只适合于电压和功率较低的情况。
随着时代的发展，人们对速度的要求也越来越高。这样一来，电力机车的发展再也满足不了人们的需求了。于是，人们就开始想方设法提高电力机车供电系统的电压和功率，这就使得高压输电线和变电装置得到了应用。为此，摒弃了设在地面上的第三条轨供电的方式，因为这样既不安全，又会带来许多不便之处。
电力机车
1881年，德国成功试验了一种以高压输电线供电的电力机车新的供电系统，被称为“架空接触导线”供电系统，简言之就是将电力机车的供电线路由地面转向空中。事实上，这种供电系统和现在城市中的有轨电车极为相似，在车顶上有一条可爱的“长辫子”。与以前使用蓄电池的电动机车相比而言，最大的不同之处就是它自身并不带电源，电来源于电厂。除了以上几点之外，机车的结构比较简单，不过必须有一套供电设备。
电力机车
这种长着“长辫子”的火车，凭借在车顶上安装的受电弓子，把电力从架在空中的电线上引到机车里。来自高压输电线的电高达110千伏，属于三相交流电。而且必须经过牵引变电所，将其转换成25千伏的单相交流电，才能供给机车。在日常生活中，我们往往会看到在电力机车行驶的铁道沿线上，大约每隔50千米就设一个牵引变电所。于是，变电所的电就被送到邻近的沿线接触网上。然后，通过机车上的受电弓将交流电引到机车的整流器上，将交流电转换成直流电，推动直流电动机旋转，最后再经过传动装置，机车也就能够行驶起来了。
电力机车
虽然电力机车出现时间较早，然而一直到20世纪60年代，人们才开始将目光转移到它的身上。后来，电力机车便被大多数人使用起来。没过多长时间，一跃成为铁路机车家族中的佼佼者。
由于电力机车实用价值高，因此人们将其称为神通广大的“火车头”。不仅如此，它与蒸汽机车比起来，有许多独具的优势：
其一，马力大、载重量大、行驶速度快、爬坡劲头足。例如，20世纪50年代末期，我国修筑的第一条电气化铁路——宝（鸡）成（都）铁路，充分发挥了电力机车的优越性。这条铁路途经的第一道关口就是气势雄伟的秦岭，如果要翻过去的话，用3台蒸汽机车拉载重为950吨的一列货车也如同老牛拉车一般，时速仅为18千米。下坡时，蒸汽机车依靠的主要是闸瓦制动，由于闸瓦在摩擦的过程中会产生热，若冷却不及时的话，机车是难以制动住的。为了保证安全，蒸汽机车只好减小其下坡速度，甚至有时或走或停，这样，受热的闸瓦才有足够的冷却时间。后来，同样数量的蒸汽机车被3台电力机车取代，载重量却可以达到2400吨。上坡时，时速高达50千米，这与蒸汽机车在运货量和速度方面相比，二者均提高大约两倍。当电力机车下坡时，则采用电阻制动，列车下坡时速高达40千米，既快捷又安全。
其二，电力机车使用的电能是“洁净”的，不仅不冒黑烟，而且不扬灰渣，是一种环保机车。所以在通过长为几千米的隧道时，旅客也大可不必担心浓烟和熏人的废气，更不会被讨厌的煤灰渣迷住眼睛或弄脏衣服。不仅如此，机车驾驶人员的环境也相当优良，既宽敞又明亮。
SS4B型电力机车
其三，电力机车容易操作，出车前无需做太多的准备，与蒸汽机车大不相同，既不用装煤，也不用加水，更不需要加油。因此对于那些缺水的沙漠地带以及气候寒冷的地区，只要有电力供应，列车就能够昼夜不停地行驶前进。
其四，电力机车使用的电能，能够由多种物质发电，例如煤炭、石油、水力、核能、天然气、地热、太阳能等，所以其能量来源比蒸汽机车和内燃机车要多得多，同时效率也较高。对于蒸汽机车来说，热效率仅有7%；对于热效率较高的内燃机车来说，也仅为28%；对于采用火力发电的电力机车而言，其效率为30%，如果用水力发电，热效率就可达到60%～70%。
货运电力机车
韶山4(SS4)型电力机车
由于早年石油被大量开采，价格低廉，所以世界各国都在研制和使用内燃机车，而忽视了电力机车。后来，在20世纪70年代，由于发生了世界性的石油危机，中东石油生产国纷纷提高了价格，电力机车又受到了人们的青睐。没过多久，电力机车便被普遍采用了。电力机车在欧洲各国发展较快，例如瑞士、荷兰等国研制的电力机车和供城市交通使用的有轨电车，而日本成功研制了一种交直流两用电力机车，用起来非常方便。(www.xing528.com)
对电力机车的使用，我国也非常重视，不仅建成宝成铁路电气化线路，而且还修建了多条电气化线路，在这样的情况下，机车的运载量也就大大的提高了。不仅如此，我国还成功研制成了“韶山”型电力机车，已投入使用，且性能良好。
近年来，许多国家已成功研制出万匹马力的电力机车，火车的时速一下子超过了200千米。现如今，有的国家在研制马力为14000的大功率电力机车。如果研制成功的话，会进一步提高火车的速度。如此看来，电力机车的发展前景极为广阔。
对于大多数电力机车，其结构原理主要是从接触网获取电能，再利用牵引电机驱动机车，属于非自带能源式的机车。
一般情况下，电力机车可分为以下四类：
其一，直流电力机车。
在我国，这种机车应用最为广泛，例如城市电车、地铁、铁道运输等方面，但由于受接触网电压的制约，机车功率也会受到一定的影响。
其二，单相低频交流电力机车。
大多数此类机车采用单相整流子牵引电机，但整流要求较高，需要采用较低的供电频率，如
赫兹或25赫兹的此类机车虽然在欧美国家有所应用，但需要专门设立发电厂和变频装置。
其三，单相工频交流电力机车，也称整流器式电力机车。
我国普遍采用此种机车，例如韶山1型、韶山3型等。
其四，其他类型。
例如采用直流电力牵引电机的机车——韶山2型等。
知识小百科
消失的“长辫子”哪里去了
电力机车不仅能够在铁路和城市地面交通（即有轨电车）运行，而且还能在城市中的地铁运行，例如意大利米兰市地铁、北京地铁采用的电力机车等。现如今，北京地铁电力机车上的“长辫子”已经消失了，这是由于它将“长辫子”从车顶上方移到铁轨旁边的路基上了。这样的话，更有利于架设和检修，不过在路轨附近容易发生触电事故，所以为了确保人身安全问题，乘客是不允许跳下站台的。
没有“长辫子”的地铁电力机车
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