Reconnaître un alternateur
Exercice de TD · niveau 2 · enseignement scientifique (terminale), chapitre 4 — Deux siècles d'énergie électrique
Énoncé
On décrit quatre dispositifs. (a) Un aimant permanent en forme de U, immobile, entre les branches duquel une bobine tourne, reliée à une lampe. (b) Une bobine parcourue par un courant continu, placée près d'un aimant immobile, l'ensemble étant fixe. (c) Une roue aimantée entraînée par le pneu d'une bicyclette, tournant devant un bobinage fixe relié au phare. (d) Une bobine reliée à une pile, placée près d'un aimant libre de tourner. 1. Lesquels de ces dispositifs sont des alternateurs ? Justifier. 2. Pour ceux qui le sont, identifier l'inducteur, l'induit, le rotor et le stator. 3. Que fait le dispositif (d) ? 4. Dans le dispositif (a), la lampe s'allume-t-elle si l'on arrête de tourner ? Pourquoi ?
Corrigé
1. (a) et (c) sont des alternateurs : dans les deux cas on trouve une source de champ magnétique, un conducteur, et un mouvement relatif entre les deux. (b) n'en est pas un : tout est immobile, le champ magnétique ne varie pas, aucune tension n'est induite. (d) n'en est pas un non plus : ce n'est pas un générateur mais un récepteur, la pile fournissant l'énergie.
2. (a) Inducteur : l'aimant en U, fixe — c'est donc le stator. Induit : la bobine, mobile — c'est le rotor. (c) Inducteur : la roue aimantée, mobile — c'est le rotor. Induit : le bobinage fixe — c'est le stator. Les deux répartitions sont possibles : ce qui compte est le mouvement relatif, non lequel des deux tourne.
3. C'est un moteur : le courant de la pile crée un champ magnétique qui exerce une force sur l'aimant et le fait tourner. C'est exactement l'alternateur pris à l'envers — la réversibilité découverte avec les machines Gramme en .
4. Non. La lampe s'éteint immédiatement. C'est le point que Faraday a mis dix ans à établir : un champ magnétique constant n'induit rien. Seule sa variation produit une tension. Sans rotation, plus de variation, plus de courant.
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