Au programme de ce chapitre
- I. Le phénomène d'induction
- II. L'alternateur et le courant alternatif
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition L'induction électromagnétique : lorsque le champ magnétique qui traverse une bobine varie, une tension induite apparaît entre ses bornes. Si le circuit est fermé, un courant induit circule.
Un exemple corrigé
Exemple Le réseau belge fonctionne en courant alternatif de fréquence 50 Hz (période 20 ms) et de tension efficace 230 V ; la tension maximale vaut 230 × √2 ≈ 325 V. Un alternateur à un seul aimant (deux pôles) doit tourner à 50 tours par seconde, soit 3 000 tours par minute. Autres exemples d'induction : la dynamo de vélo, la plaque de cuisson à induction, la recharge sans fil d'un smartphone.
Lexique
- induction
- apparition d'une tension dans une bobine quand le champ magnétique qui la traverse varie
- bobine
- fil conducteur enroulé en spires
- rotor / stator
- partie tournante / partie fixe d'un alternateur ou d'un moteur
- tension alternative
- tension qui change de sens périodiquement
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — croire qu'un aimant fort suffit. Même très puissant, un aimant immobile ne produit aucune tension : c'est la variation du champ à travers la bobine qui compte, donc le mouvement.
Piège — confondre tension efficace et tension maximale. 230 V est la valeur efficace. La tension monte à 325 V à chaque alternance. Ne mélange pas les deux dans un calcul.
Attention Un aimant immobile, même très puissant, placé dans une bobine ne produit aucune tension : il faut un mouvement relatif ou une variation du champ.
L'astuce du prof
Astuce Pour retenir : moteur = électricité → mouvement ; alternateur (ou dynamo) = mouvement → électricité. Ce sont souvent les mêmes machines, utilisées dans les deux sens (voitures électriques qui rechargent leur batterie au freinage).
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Quatre montages à analyser
Dans quels cas une tension induite apparaît-elle dans une bobine reliée à un voltmètre ? (a) L'aimant reste immobile au milieu de la bobine. (b) On enfonce rapidement l'aimant dans la bobine. (c) On retire lentement le même aimant. (d) L'aimant est fixe, mais on fait tourner la bobine devant lui.
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- (a) Non : le champ qui traverse la bobine est constant, donc il n'y a aucune variation.
- (b) Oui : le champ varie rapidement, la tension est grande.
- (c) Oui, mais plus faible (mouvement lent) et de signe opposé à (b), car on éloigne l'aimant.
- (d) Oui : en tournant, la bobine voit un champ qui varie ; c'est le principe d'un alternateur à bobine tournante.
Exercice 2 — Un générateur d'éolienne
Le générateur d'une éolienne possède 6 paires de pôles et doit fournir du 50 Hz. À quelle vitesse (en tours par seconde, puis en tours par minute) doit-il tourner ?
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On utilise f = p × n, donc n = f / p = 506 ≈ 8,33 tr/s. En tours par minute : 8,33 × 60 = 500 tr/min. Plus il y a de paires de pôles, plus l'alternateur peut tourner lentement pour la même fréquence.