L’électricité, magnétisme et la production d’électricité

Dans ce tutoriel, nous discutons du magnétisme et de la production de l’électricité.

Qu’est-ce que le magnétisme ?

Dans les temps anciens, les Grecs ont découvert un certain type de pierre près de la ville de Magnésie. En Asie Mineure, qui avait la propriété d’attirer et de ramasser des morceaux de fer. la pierre qui découvert était en fait un type de matériau appelé “magnétite”, dont la propriété d’attraction.

Cela s’appelait “magnétisme”. Les roches qui contiennent ce pouvoir d’attraction sont appelées aimants.

Les aimants naturels avaient peu utilisé jusqu’à ce qu’il soit découvert, s’ils étaient autorisés à tourner librement, ils s’orientent toujours au nord. Les Chinois les tenaient par une ficelle et les appelaient “pierres guides » et les marins en firent flotter dans un seau d’eau. En rapprochant un aimant naturel d’un morceau de fer, on a découvert qu’ il a alors acquis du magnétisme être en contact. Les aimants artificiels peuvent aussi être faits par l’électricité.

Production d’électricité

Les principes de production d’électricité sont les mêmes que ceux appliqués à grande échelle pour alimenter les villes et les grandes industries.

Déplacer un aimant à côté d’un conducteur

L’une des méthodes par lesquelles le magnétisme produit de l’électricité consiste en un mouvement d’un aimant devant un conducteur fixe. Si un instrument est connecté mesure très sensible aux extrémités d’un conducteur fixe puis d’un aimant proche du conducteur, l’aiguille de l’instrument déviera. Cet écart indique que de l’électricité a été produite dans le conducteur. 

Répéter le mouvement et observer si vous regardez attentivement l’instrument, vous verrez que l’aiguille ne bouge que lorsque l’aimant passe à proximité du conducteur.

En plaçant l’aimant près du conducteur et en le laissant au repos, vous n’observez aucune déviation de l’instrument. Cependant, si la position de l’aimant est modifiée, l’aiguille l’indicateur dérive. Cela montre que l’aimant et le conducteur ne sont pas capables de produire l’électricité par eux-mêmes. Pour que l’aiguille s’écarte, il faut que l’aimant bouge

à côté du chauffeur.

Le mouvement est nécessaire car le champ magnétique qui entoure l’aimant ne produit que le courant électrique dans le conducteur lorsque le champ magnétique se déplace transversalement au conducteur. Lorsque l’aimant et son champ sont immobiles, le champ ne se déplace pas à travers le conducteur et ne produit pas de mouvement d’électrons.

Déplacement d’un conducteur d’avant en arrière à côté d’un aimant

Nous avons vu que le déplacement d’un aimant près d’un conducteur, l’électricité n’était produite que l’aimant et son champ se déplaçaient le long du conducteur. Si le conducteur se déplace à côté d’un aimant au repos, vous observerez également une déviation de l’aiguille de l’instrument.

Cet écart ne se produira que lorsque le conducteur se déplace dans le champ magnétique.

Utiliser le magnétisme dans le but de produire de l’électricité, vous pouvez déplacer un champ magnétique à travers un conducteur, déplacez-le dans un champ magnétique.

Cependant, pour obtenir une source continue d’électricité, vous devrez maintenir une mouvement permanent dans le conducteur ou dans le champ magnétique.

Pour que le mouvement soit permanent, il faudra sans cesse avancer et retourner au conducteur ou au champ magnétique. Une façon plus pratique consiste à faire conduire de façon circulaire à travers le champ magnétique.

Cette méthode de production d’électricité, où le conducteur se déplace dans un mouvement circulaire le long des aimants, constitue le principe de la dynamo électrique et sont à l’origine de la plupart de l’électricité qui est utilisée comme courant électrique.

Champs électromagnétiques

Si vous voulez augmenter la puissance du champ de la bobine, peut enrouler le fil plusieurs fois, formant une bobine.

Ensuite, les champs individuels de chaque tour seront en série, formant un champ fort magnétique à l’intérieur et à l’extérieur de la bobine. Dans les espaces entre les virages, les lignes de force s’opposent et s’annulent l’un à l’autre. La bobine agit comme un puissant barreau aimanté, dont le pôle nord est la fin d’où partent les lignes de force.

LA PLUS GRANDE BOBINE

DÉBIT PLUS ÉLEVÉ  COURANT PLUS ÉLEVÉ

Ajouter plus de tours à une bobine conductrice de courant augmente le nombre de lignes. Ceci le faint agir comme un aimant plus puissant. L’augmentation du courant renforce également le champ magnétique, de sorte que les électro aimants puissants ont des bobines de plusieurs tours et Ils transportent tout le courant que le fil permettra.

Pour comparer des bobines ayant le même noyau ou des noyaux similaires, une unité est utilisée.

appelé un ampère-tour. Cette unité est le produit de l’intensité du courant en ampères par le nombre de tours de fil.

Pour augmenter encore la densité de flux, un noyau de fer est inséré dans la bobine. La densité de flux augmente considérablement parce que le noyau de fer offre beaucoup moins de réticence (opposition) aux lignes de force qui l’air.

Ley de Oersted-Ampère

La loi d’Oersted-Ampère stipule qu’un conducteur transportant un courant électrique produit un champ magnétique qui l’entoure, comme le montre la figure. De cette façon, on reli une qualité électrique (courant) avec une qualité magnétique (champ magnétique).

L’intensité ou la force du champ magnétique (Ф) varie en formulaire directement proportionnel à la grandeur du ruisseau. C’est à courant électrique plus élevé (I), intensité de champ plus élevée magnétique (Ф).

De plus, l’intensité du champ magnétique varie inversement avec la distance (D), comme l’indique la Figure ci-dessous. Cela signifie que plus la distance entre le conducteur et le champ magnétique est grande, plus l’intensité du champ est moindre.

Polarité

Le sens du champ magnétique dépend du sens du courant (I). Si la direction du courant est inversée, la polarité du champ est inversée, comme indiqué sur la figure.

La « règle de la main droite » permet de déterminer la direction du champ magnétique. Il établit

que lorsqu’on place le pouce dans la direction du courant électrique, la direction dans laquelle les pouces sont enroulés d’autres doigts indique la direction du champ magnétique.

Champ magnétique dans une boucle et dans une bobine

Les conducteurs forment des bobines en les regroupant sous forme de spires. Ainsi, un cas particulièrement intéressant est le champ magnétique qui est produit lorsque le courant circule dans une boucle.

Tout d’abord, commençons par une boucle comme celle illustrée sur la figure de gauche. si vous êtes

Si un courant circule de l’extrémité inférieure à l’extrémité supérieure, un champ magnétique sera produit.

Le sens sera défini par la règle de la main droite. Ainsi, dans la boucle, il y aura un

champ magnétique avec un pôle nord (N) et un pôle sud (S).

Une bobine est composée de regroupement de plusieurs tours.

Ainsi, le champ magnétique d’une bobine sera égale à la somme des champs magnétiques qui produisent chacun des tours.

Quand toutes les spirales sont  connecté en série par chacun d’eux coulera le même courant, donc, l’intensité du champ qui produit la bobine sera la somme du champ magnétique produit pour chaque spirale.

Réluctance magnétique

L’opposition au flux magnétique présenté par un matériau est appelée réluctance. tandis que moindre

Quelle que soit la réluctance du matériau, plus le flux magnétique généré est important.

La figure suivante montre la comparaison du champ magnétique produit par une bobine

avec un noyau d’air et le champ magnétique produit par une bobine à noyau de fer (considérez que les deux ont le même nombre de tours et la même quantité de flux de courant).

Dans le cas du noyau de fer, il y a une plus grande intensité de champ magnétique parce que le fer présente moins d’opposition aux lignes de flux magnétique que l’air.

Si la bobine est nourri d’un courant d’amplitude

variables (courant alternatif), la bobine générera un champ magnétique variable à la fois en grandeur

comme dans la polarité.

Ley de Inducción de Faraday

La loi de Faraday sur l’induction électromagnétique dit que si vous avez un conducteur dans un champ magnétique variable, il produit une tension.

La tension provoquée ne dépendra pas de l’amplitude du champ magnétique, mais de la raison pour laquelle changement. Ainsi, une variation rapide du flux magnétique produira une tension induite élevée.