Principe d’un générateur électrique

Une bobine de fil électrique, un aimant et un galvanomètre permettent de mettre en évidence tous les aspects du phénomène d’induction magnétique, qui est à la base du fonctionnement d’un générateur électrique. Si la tension induite est suffisante, on arrive à allumer deux petites diodes LED.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
 

Matériel
  • un aimant droit puissant ;

  • une bobine (environ 600 spires), dont l’ouverture est plus grande que la section de l’aimant ;

  • une diode électroluminescente (LED ou mieux deux LED de couleur différente;

  • des fils électriques munis de fiches bananes ou des pinces crocodiles (en fonction des connexions présentes sur la bobine et la LED).

Montage et réalisation

Une bobine magnétique est constituée d’un fil électrique rendu isolant à l’aide d’un vernis et enroulé autour d’un support creux.
Les propriétés de cette bobine dépendent principalement du nombre de tours de fil, appelés « spires ».
Un voltmètre à zéro central est relié à une bobine contenant plusieurs milliers de spires.
Enfonçons le pôle nord d’un aimant droit dans la bobine.
Le voltmètre montre qu’une différence de potentiel apparaît aux bornes de la bobine, positive dans ce cas, et qui cesse dès que l’aimant s’immobilise.
Enlevons l’aimant : la différence de potentiel réapparaît, mais négative cette fois.
Si c’est le pôle sud de l’aimant qui est introduit dans la bobine, les tensions aux bornes de celle-ci sont inversées.
Enfin, la tension est d’autant plus grande que la vitesse de déplacement de l’aimant est grande.
Une petite vitesse donne une tension faible, une vitesse plus élevée donne une tension plus importante.
Si l’on ne dispose pas de galvanomètre on peut mettre en évidence le phénomène à l’aide de 2 diodes électroluminescentes montées tête bêche : la rouge indiquant le passage du courant dans un sens, la verte indiquant le sens opposé.
Ces expériences illustrent une loi importante de l’électricité appelée « loi de Lenz ».
Elles montrent qu’on peut fabriquer une tension électrique avec un champ magnétique, du fil électrique enroulé en bobine et un déplacement de l’un par rapport à l’autre: la tension qui apparaît alors s’appelle « tension induite ».
Si l’on place l’aimant droit sur un système mécanique qui permet de faire défiler rapidement ses pôles devant l’extrémité d’une bobine, on montre l’apparition aux bornes de la bobine d’une tension induite alternative. C’est le principe de fonctionnement d’un générateur

Explications

Lorsqu’on approche un aimant de la bobine, le champ magnétique devient plus intense dans la bobine et donc également le flux magnétique qui la traverse.
Selon la loi de Lenz, est créé dans la bobine un courant induit dont le sens est tel qu’il s’oppose à la cause qui l’a produit ,c’est à dire que ce courant induit crée un champ magnétique antagoniste de celui de l’aimant pour le repousser.
Au contraire si on éloigne l’aimant, le courant induit va « retenir l’aimant » et produire un champ magnétique de même sens que celui de l’aimant pour l’attirer.
Le courant induit va donc changer de sens à chaque aller et retour de l’aimant.
La valeur de la tension induite aux bornes d’une spire est égale à la variation du flux la traversant par unité de temps

Elle est donc d’autant plus élevée que la vitesse de déplacement de l’aimant est grande. (lorsqu’il y a n spires, la tension est multipliée par n).

 

Références

Université du Mans : physique et simulations numériques

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Une réflexion au sujet de « Principe d’un générateur électrique »

  1. Abdelaziz SAIDI

    Bonjour,
    Je vous prie de m’envoyer ce vidéo par mail pour le montrer à mes étudiants. Je le vois très explicatif et pédagogique.
    Merci d’avance

    Dr Abdelazizi SAIDI
    TUNISIE

    Répondre

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