根據物理學知識，若用外力使圖2.12中的矩形線圈abcd繞軸旋轉，則線圈abcd將切割磁力線而產生感應電動勢，通過電刷A、B向外電路提供直流電能，這就是直流發電機的工作原理。

一台直流電機原則上既可以作為電動機運行，也可以作為發電機運行，這種原理在電機理論中稱為可逆原理。如用外部直流電源，經電刷換向器裝置將直流電流引向電樞繞組，則此電流與主磁極N、S產生的磁場互相作用，產生轉矩，驅動轉子與連接於其上的機械負載工作，此時電機作為直流電動機運行。

當原動機驅動電樞繞組在主磁極N、S之間旋轉時，電樞繞組上感生出電動勢，經電刷、換向器裝置整流為直流後，引向外部負載（或電網），對外供電，此時電機作為直流發電機運行。