Le haut-parleur Principe commun avec l`alternateur

Le haut-parleur
Principe commun avec l'alternateur
Principe de fonctionnement du haut-parleur
15 min
Les appareils qui doivent produire du son à l'aide de l'électricité utilisent un haut-parleur. Le
schéma ci-dessous montre une vue en coupe d'un haut-parleur.
De l'électricité traverse une bobine de l de
cuivre. Du fait de la présence de l'aimant à côté
de la bobine, celle-ci subit une force qui la fait
se déplacer, suivant l'horizontale sur le schéma.
Ce mouvement est communiqué à la membrane
du haut-parleur : du son est émis par le hautparleur.
1. Utilisez le matériel (pile, bobine de l métallique, aimant) pour observer le phénomène
physique utilisé dans le haut-parleur : un aimant à proximité d'une bobine de l de métallique
traversée par un courant électrique met en mouvement la bobine.
Notez vos observations.
Quand on met la bobine en contact avec la pile, on remarque que la pile commence à chauer.
C'était prévisible, car la pile est maintenant en court-circuit. Quand on approche l'aimant de
la bobine, et que l'on donne une petite impulsion à la bobine (pour amorcer le mouvement),
la bobine se met à tourner assez rapidement. Si on éloigne l'aimant, la bobine ralentit jusqu'à
s'arrêter.
Principe de fonctionnement de l'alternateur
25 min
Précédemment vous avez vu que le passage d'un courant électrique dans une bobine de l métallique, située à proximité d'un aimant, produisait un mouvement. Que se passe-t-il si l'on fait
bouger un aimant à proximité d'une bobine ? De l'électricité apparaît-elle ?
2. En vous servant du matériel adéquat, prouvez que l'on peut faire apparaître une tension
électrique aux bornes de la bobine si un aimant bouge à proximité.
Expérience : on branche un voltmètre aux bornes de la bobine de l de cuivre. On approche et
éloigne l'aimant de la bobine assez rapidement.
Observation : en choisissant le calibre du voltmètre le plus petit, on observe une variation de la
tension aux bornes de la bobine. Si le mouvement de l'aimant s'arrête, la tension redevient nulle.
Conclusion : le mouvement d'un aimant à proximité d'une bobine permet de créer une tension
aux bornes de la bobine, et donc de fournir de l'électricité.
L'alternateur utilisé dans les centrales électriques fonctionne comme cela : des aimants attachés à
un axe (le rotor) tournent à côté d'un enroulement de l de cuivre (le stator).
A partir de 1832, Faraday, physicien anglais (1791-1867), découvre que l'on
peut produire des tensions et des courants électriques alternatifs à l'aide
d'aimants. Pixii, constructeur français d'appareils de physique (1808-1835),
construit sur les indications d'Ampère la même année un premier prototype
d'alternateur. Un alternateur est une machine rotative qui convertit l'énergie
mécanique fournie par un moteur (turbine, éolienne. . . ) en énergie électrique.
Cette machine est constituée d'un rotor (partie tournante) et d'un stator (partie xe). Le rotor est un aimant. Le stator est constitué d'enroulements de ls
de cuivre qui vont être le siège d'un courant électrique créé par le déplacement
de l'aimant.
3. En utilisant le texte, répondez aux questions suivantes.
(a) Qu'est-ce qu'un alternateur ?
Un alternateur est composé d'un rotor (aimants placés autour d'un axe de rotation) et
d'un stator (enroulement de l de cuivre).
(b) Quel est le physicien qui a découvert le phénomène utilisé dans l'alternateur ?
Le physicien qui a découvert le phénomène utilisé dans l'alternateur est Faraday.
(c) Quel est le physicien qui a fait construire le premier alternateur ?
Le physicien qui a fait construire le premier alternateur est Ampère.
(d) Réalisez un circuit électrique qui utilise l'alternateur comme un générateur d'électricité,
an d'allumer une lampe.
(e) Décrivez ce que vous observez.
Quand on tourne la manivelle reliée au rotor de l'alternateur, la lampe s'allume. Plus
on tourne vite, plus la lampe brille avec un fort éclat.
(f) Est-ce que la tension produite par l'alternateur est constante au cours du temps ?
Non, la tension produite par l'alternateur n'est pas constante au cours du temps, car
on observe que l'éclat de la lampe n'est pas constant : la lampe semble clignoter.
(g) Complétez le diagramme de conversion d'énergie dans le cas de l'alternateur.