L'attraction qui
s'exerce entre le fer et certains minerais de fer,
tels que la
magnétite, ont depuis la nuit des temps attiré
l'attention. D'autres éléments
que le fer sont concernés, tels que le cobalt et le
manganèse.
Cette attirance
a reçu le nom de magnétisme.
Les corps qui en sont doués sont nommés aimants.
Le magnétisme y est concentré en des endroits
nommés pôles.
La mise
en
évidence d'un champ magnétique ne peut se faire
qu'indirectement, car il est
invisible. Si par exemple on répartit de la fine limaille de
fer sur une
surface et qu'on approche un aimant, la limaille de fer se
répartira
immédiatement selon les lignes - ou
plutôt, selon les courbes - du champ
magnétique produit par l'aimant. Si celui-ci est directement
mis au contact de
la limaille de fer, celle-ci adhère et présente
un aspect qui fait apparaître
ces lignes.
Une
façon
élémentaire de constater l'effet d'un champ
magnétique sur le courant
électrique, c'est de se servir d'un tube dans lequel un
faisceau d'électrons
est visible par la luminescence de son parcours à travers un
gaz approprié. On
verra, grâce à ce faisceau luminescent qui
matérialise le flux d'électrons, que le
pôle Sud d'un aimant repousse les électrons.
Si nous
retournons l'aimant, nous obtenons l'effet inverse. Le pôle
Nord d'un aimant attire
les électrons.
Par contre, le
même aimant est dénué de tout effet sur
un pendule électrostatique chargé.
Conclusion: un aimant est
à l'origine d'un champ
magnétique qui exerce une action à distance sur
des porteurs de charge en
mouvement.
Rapprochons l'un
de l'autre un aimant et une bobine de fil conducteur. La bobine est
liée à un
ampèremètre, qui sert à mesurer
l'existence d'un courant. Si la bobine et
l'aimant sont au repos, il ne mesure aucun courant. Si par contre la
place
respective de la bobine et de l'aimant est modifiée, un
courant apparaît.
La
création d'un courant électrique par interaction
magnétique est nommée
induction électromagnétique. Son origine se
trouve dans une variation du flux
de champ magnétique auquel est exposé un circuit
conducteur.
Deux expériences
peuvent ainsi amener à constater ce
phénomène:
· rapprochement
de l'aimant par rapport à la bobine fixe;
· éloignement
de la bobine par rapport à l'aimant.
Le
courant ainsi
induit est en sens inverse. De fait, dans une expérience la
distance a diminué
tandis que l'autre, la distance a augmenté.
On
obtient le
même résultat si, au lieu d'un aimant, on se sert
d'un solénoïde ( un solénoïde
est un fil conducteur de courant enroulé en bobine autour
d'un cylindre droit).
De tels
courants
induits restent constants tant que le mouvement qui leur a
donné naissance se
poursuit. Ils se fondent sur la présence d'un champ
magnétique constant. Mais qu'en
est-il si le champ magnétique est variable au cours du temps
?
Si l'on
déplace
un aimant près d'une bobine (ou si l'on déplace
une bobine dans le champ
magnétique d'un aimant), une tension électrique
est induite (créée) aux bornes
de la bobine. C'est le phénomène d'induction
électromagnétique.
Le signe de la tension dépend du sens de
déplacement de l'aimant et du sens du
champ magnétique.
Si nous
reprenons
le solénoïde et le soumettons à une
intensité variable, le champ magnétique qui
en résulte est variable. Ainsi, si le champ
magnétique varie, la spire et le
solénoïde peuvent rester statiques: le courant
induit varie quand même.
C'est
bien la
variation du champ magnétique qui compte. Si
l'intensité est la même, tandis
que la spire et le solénoïde restent statiques, il
est encore possible de faire
varier l'intensité du courant induit, en plaçant
une barre de fer à l'intérieur
du solénoïde. En effet, cette barre de fer modifie
le champ magnétique créé par
le solénoïde.
Le but des
alternateurs est de produire du courant alternatif
à partir de courant
continu.
Les alternateurs
sont des "moteurs" qui marchent en sens inverse c'est à dire
:
Un moteur :
|
énergie
électrique
==>
|
|
==>
énergie
mécanique
|
Un alternateur :
|
énergie
mécanique
==>
|
|
==>
énergie
électrique
|
En
faisant tourner régulièrement un aimant
près d'une bobine, la tension
induite est alternative. Elle est tantôt positive,
tantôt négative. C'est le
principe de l'alternateur. En effet, la bobine tournant, les lignes de
force de
son champ magnétique tournent également. Ainsi,
l’intensité du champ magnétique
au niveau de la bobine varie et produit donc un courant induit variant
ce qui
explique le courant alternatif. Il s'agit là du principe de
l’alternateur et
réciproquement du moteur.
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