La production d'une onde sinusoïdale
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Vous savez qu'il y a autour d'un aimant
permanent des lignes de champs invisibles qui constituent
le flux
magnétique.
L'espace
qui contient ce flux se nomme champ magnétique.
Il est
important de savoir que le
fonctionnement de tout alternateur repose sur le principe
d'induction
électromagnétique.
Illustration animée : Le phénomène d'induction électromagnétique.
Un alternateur élémentaire est constitué :
- d'un aimant permanent donnant le champ magnétique ;
- d'un conducteur, sous la forme d'un cadre, nommé bobine ou enroulement.
Lorsque la bobine tourne dans
le champ magnétique, autour d'un axe concentrique à
l'aide d'une source externe de puissance mécanique, une
tension est induite dans la bobine.
Il est possible de mesurer cette tension par les
extrémités de la bobine.
Illustration animée : L'alternateur élémentaire.
Dans un
alternateur, la bobine tourne à une vitesse constante
formant ainsi un mouvement périodique.
Comme
le mouvement de la bobine est périodique, la tension
induite le sera également.
Cependant, la valeur de la tension
induite n'est pas constante, puisqu'elle est définie
en fonction du sinus de l'angle formé par le
déplacement de la bobine et les lignes du champ
magnétique.
A l'instant
où le déplacement de la bobine est perpendiculaire
aux lignes de champs, la tension induite dans la bobine est
maximale.
Par
contre, lorsque le déplacement de la bobine est
parallèle aux lignes de champs, la tension induite est
nulle (Figure 1.6).
Illustration animée : L'onde sinusoïdale de la tension induite.
La
figure ci-dessus vous
montre un cycle de la tension induite sous
forme d'une onde sinusoïdale.
Vous remarquez dans cette figure qu'un tour complet
de la bobine dans son champ magnétique, c'est-à-dire
de 0° à 360°, correspond à un
cycle de tension induite dans la bobine.
Cette tension atteint sa valeur maximale à
deux reprises, soit à 90° et
à 270°, puisqu'à ces endroits le
déplacement de la bobine est perpendiculaire aux lignes du
champ magnétique.
Par
contre, la tension induite est nulle aux
positions 0°, 180° et 360°,
étant donné que le déplacement de la bobine est
parallèle aux lignes de champs.
Le cycle de tension représenté est exprimé en unités de degrés. Toutefois, il est également possible d'exprimer un cycle de tension en radians (rad). C'est ainsi qu'un cycle correspond à 2 xPi x rad, comme le fait voir la figure ci-dessous.
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La tension induite d'un alternateur est une source d'alimentation à courant alternatif (c.a.) dont le symbole est :
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