22
CHAPITRE
Circuit mobile dans un
champ stationnaire
L’essentiel du cours
Quels dispositifs convertissent de l’énergie mécanique en énergie électrique ou vice versa ?
Contexte
Dans le chapitre 21, nous avons étudié l’apparition d’une force électromotrice d’induction dans un
circuit fixe soumis à un champ magnétique variable. Nous allons voir à présent qu’un phénomène
d’induction similaire se produit lorsque le flux magnétique varie à cause du déplacement d’un
circuit plongé dans un champ magnétique stationnaire. Ce phénomène d’induction est à l’origine
de conversions électromécaniques d’énergie.
1 Conversion d’énergie mécanique en énergie électrique
L’alternateur est un dispositif qui permet de convertir une énergie mécanique en énergie électrique.
L’expérience décrite figure 22.1 en montre le principe : un cadre comportant une bobine de N spires,
plongé dans un champ magnétique
#»
B stationnaire, est entraîné en rotation par un moteur autour
d’un axe Oz. Le champ
#»
B est créé par deux bobines d’axe Ox, distantes de d, alimentées par un
courant d’intensité I constante. Un système de collecteurs-balais permet de mesurer la tension u(t)
aux bornes de la bobine. Une résistance R, appelée résistance de charge, peut être ajoutée pour
fermer le circuit. Le moteur tourne à une vitesse angulaire constante ω = 2πf .
Avant la mise en place du cadre, le champ magnétique stationnaire est mesuré avec une sonde à
effet Hall (figure 22.1), sur l’axe des bobines. Nous voyons que le cadre tourne dans une zone où le
champ magnétique n’est pas uniforme : B x est compris entre 1,1 mT et 2,1 mT (pour I = 2,0 A).
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
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circuit fixe soumis à un champ magnétique variable. Nous allons voir à présent qu’un phénomène
d’induction similaire se produit lorsque le flux magnétique varie à cause du déplacement d’un
circuit plongé dans un champ magnétique stationnaire. Ce phénomène d’induction est à l’origine
de conversions électromécaniques d’énergie.
1 Conversion d’énergie mécanique en énergie électrique
L’alternateur est un dispositif qui permet de convertir une énergie mécanique en énergie électrique.
L’expérience décrite figure 22.1 en montre le principe : un cadre comportant une bobine de N spires,
plongé dans un champ magnétique
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B stationnaire, est entraîné en rotation par un moteur autour
d’un axe Oz. Le champ
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B est créé par deux bobines d’axe Ox, distantes de d, alimentées par un
courant d’intensité I constante. Un système de collecteurs-balais permet de mesurer la tension u(t)
aux bornes de la bobine. Une résistance R, appelée résistance de charge, peut être ajoutée pour
fermer le circuit. Le moteur tourne à une vitesse angulaire constante ω = 2πf .
Avant la mise en place du cadre, le champ magnétique stationnaire est mesuré avec une sonde à
effet Hall (figure 22.1), sur l’axe des bobines. Nous voyons que le cadre tourne dans une zone où le
champ magnétique n’est pas uniforme : B x est compris entre 1,1 mT et 2,1 mT (pour I = 2,0 A).
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