1.1 Alternateur élémentaire
Le champ magnétique est produit grâce à un aimant permanent. Une bobine simple est reliée
à deux bagues collectrices. Une source externe de puissance mécanique assure la rotation de
la bobine. La polarité de la tension induite dans le conducteur change (alterne) à chaque
demi-rotation de la bobine. En effet, le conducteur coupe le champ magnétique vers le haut
durant 180° et vers le bas durant 180°.
L'angle auquel le conducteur coupe le champ magnétique définit la valeur de la tension
induite.
A l'instant où le mouvement du conducteur est parallèle aux lignes magnétiques, la tension
induite est nulle. Par contre, lorsque le mouvement du conducteur est perpendiculaire aux
lignes magnétiques, la tension induite atteint sa valeur maximale. De fait, c'est à cet instant
précis que le conducteur coupe le plus grand nombre de lignes magnétiques.
La bobine peut être divisée en deux conducteurs, identifiés par les lettres AB et CD sur la
figure ci-dessus.
Lorsque le conducteur AB coupe le champ magnétique vers le haut, le conducteur CD coupe
le même champ magnétique vers le bas. Cela entraîne l'induction de tensions de polarité
inverse, qui s'additionnent de la même manière que deux piles branchées en série pour donner
la tension totale induite dans la bobine.
La figure suivante illustre la courbe de la tension générée par le mouvement d'une bobine
dans un champ magnétique.
Analysons la figure ci-dessus.
- A la position 0° (position A), la bobine est parallèle aux lignes magnétiques : la tension
induite est donc nulle.
Le graphique de la figure possède une forme sinusoïdale, car la tension induite varie en
fonction de la valeur du sinus de l'angle de déplacement.
- Si la bobine se déplace dans le sens des aiguilles d'une montre, la tension commence à
croître pour atteindre sa valeur maximale à la position 90° (position B). En effet, c'est à cet
instant que la bobine coupe le nombre maximal de lignes magnétiques par seconde.
- Ensuite, la tension commence à diminuer, pour redevenir nulle à la position 180° (position
C). Les conducteurs AB et CD sont inversés par rapport à leur position en A.
- Les mêmes phénomènes se reproduisent de la position 180° à la position 360°. Cependant,
la tension induite change de polarité, puisque les lignes magnétiques sont alors coupées dans
le sens contraire à celui de la première demi-rotation de la bobine. La tension atteint sa valeur
minimale (-1) à la position 270° (position D). Les conducteurs AB et CD sont inversés par
rapport à leur position en B.
Une rotation complète de la bobine correspond à un cycle ou une période, c'est-à-dire à une
alternance positive et une alternance négative de la tension. Le nombre de périodes se
produisant en une seconde définit la fréquence de la tension, exprimée en hertz (Hz).
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