588 Chapitre 22
Circuit mobile dans un champ stationnaire
L’expérience réalisée montre le principe de l’alternateur, qui permet de convertir la puissance
mécanique fournie par une turbine (éolienne, centrale nucléaire, hydraulique, etc.) en puissance
électrique. Les dynamos fonctionnent sur le même principe.
Principe de l’alternateur
Quelles autres applications utilisent le même principe ?
Un autre exemple de conversion d’énergie mécanique en énergie électrique est le freinage électromagnétique, utilisé afin de convertir l’énergie cinétique d’un véhicule en énergie électrique. L’énergie
ainsi récupérée peut être envoyée sur le réseau électrique (train) ou contribuer à la recharge de
l’accumulateur (voiture électrique). Dans les camions, le freinage par induction est utilisé pour
limiter l’usure des plaquettes de freins.
L’expérience présentée figure 22.4 montre le principe du freinage par induction. Un pendule pesant
est constitué de deux tiges reliées à un pivot horizontal, avec un disque en cuivre (conducteur
électrique) fixé à leur autre extrémité. Au cours du mouvement pendulaire, le disque passe dans
l’entrefer d’un électroaimant où règne un champ magnétique
#»
B e , proportionnel au courant I injecté dans l’électroaimant, et perpendiculaire au disque. Nous disposons de deux disques de même
diamètre fabriqués dans le même matériau mais le disque 1 est plein alors que le disque 2 est
rainuré comme l’indique la figure 22.4.
#» g
θ
Disque 1
Disque 2
A
I
40 cm
8 cm
0
5
10
15
20
25
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 0,0 A Disque 1
0
5
10
15
20
25
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 1,5 A Disque 1
0
5
10
15
20
25
t (s)
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 3,0 A Disque 1
0
5
10
15
20
25
t (s)
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 3,0 A Disque 2
Figure 22.4. Dispositif expérimental mettant en évidence les forces de freinage par courants de Foucault et évolution temporelle de l’angle du pendule pesant.
L’angle de rotation du pendule est obtenu par analyse d’une vidéo prise à 30 images par seconde,
pour des valeurs de I comprises entre 0 et 3 A. On observe figure 22.4 l’évolution temporelle de
l’angle θ. L’amortissement du mouvement du pendule augmente avec le courant I dans l’électroaimant et donc avec l’intensité du champ magnétique. On constate que le mouvement avec disque
partagelivrescpge.blogspot.com
Circuit mobile dans un champ stationnaire
L’expérience réalisée montre le principe de l’alternateur, qui permet de convertir la puissance
mécanique fournie par une turbine (éolienne, centrale nucléaire, hydraulique, etc.) en puissance
électrique. Les dynamos fonctionnent sur le même principe.
Principe de l’alternateur
Quelles autres applications utilisent le même principe ?
Un autre exemple de conversion d’énergie mécanique en énergie électrique est le freinage électromagnétique, utilisé afin de convertir l’énergie cinétique d’un véhicule en énergie électrique. L’énergie
ainsi récupérée peut être envoyée sur le réseau électrique (train) ou contribuer à la recharge de
l’accumulateur (voiture électrique). Dans les camions, le freinage par induction est utilisé pour
limiter l’usure des plaquettes de freins.
L’expérience présentée figure 22.4 montre le principe du freinage par induction. Un pendule pesant
est constitué de deux tiges reliées à un pivot horizontal, avec un disque en cuivre (conducteur
électrique) fixé à leur autre extrémité. Au cours du mouvement pendulaire, le disque passe dans
l’entrefer d’un électroaimant où règne un champ magnétique
#»
B e , proportionnel au courant I injecté dans l’électroaimant, et perpendiculaire au disque. Nous disposons de deux disques de même
diamètre fabriqués dans le même matériau mais le disque 1 est plein alors que le disque 2 est
rainuré comme l’indique la figure 22.4.
#» g
θ
Disque 1
Disque 2
A
I
40 cm
8 cm
0
5
10
15
20
25
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 0,0 A Disque 1
0
5
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20
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−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 1,5 A Disque 1
0
5
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20
25
t (s)
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 3,0 A Disque 1
0
5
10
15
20
25
t (s)
−0.4
−0.2
0.0
0.2
0.4
θ (rad)
I = 3,0 A Disque 2
Figure 22.4. Dispositif expérimental mettant en évidence les forces de freinage par courants de Foucault et évolution temporelle de l’angle du pendule pesant.
L’angle de rotation du pendule est obtenu par analyse d’une vidéo prise à 30 images par seconde,
pour des valeurs de I comprises entre 0 et 3 A. On observe figure 22.4 l’évolution temporelle de
l’angle θ. L’amortissement du mouvement du pendule augmente avec le courant I dans l’électroaimant et donc avec l’intensité du champ magnétique. On constate que le mouvement avec disque
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