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Vidéo de question : Identifier le courant produit dans un générateur à bagues collectrices Physique

Quel type de courant produit un générateur à bagues collectrices ?

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Transcription de vidéo

Quel type de courant produit un générateur à bagues collectrices ?

Avant de répondre à cette question, rappelons ce que sont les générateurs à bagues collectrices et leur fonctionnement. Avec ces informations, nous devrions être en mesure de comprendre tout ce que nous devons savoir sur le courant pour répondre à cette question. Rappelons qu’un générateur utilise l’induction électromagnétique pour produire de l’électricité. Dans un générateur, une bobine de fil est placée entre deux pôles magnétiques nord et sud. Afin de générer un courant, des forces mécaniques sont appliquées à la bobine de fil pour la faire tourner. Lorsque la bobine tourne, un courant est produit dans la bobine.

Habituellement, nous utilisons des générateurs pour produire un courant dans un circuit externe et pas seulement dans la bobine. Pour ce faire, nous devons connecter la bobine au circuit externe afin que le courant produit passe également à travers le circuit que nous voulons alimenter. Cependant, comme la bobine tourne, nous ne pouvons pas simplement utiliser des fils pour connecter le circuit. Les fils seraient emmêlés et tordus lorsque la bobine tourne. Au lieu de cela, différentes méthodes sont utilisées pour connecter la bobine au circuit externe. Une de ces méthodes consiste à utiliser des bagues collectrices.

Les bagues collectrices sont simplement des bagues fabriquées à partir d’un matériau conducteur d’électricité. Un générateur utilise deux bagues collectrices. Une bague est connectée à chaque extrémité de la bobine de fil. À mesure que la bobine de fil tourne, les bagues collectrices tournent également. Les bagues collectrices sont ensuite connectées au circuit externe à l’aide de brosses. Les brosses sont également faites d’un matériau conducteur d’électricité et sont placées en contact avec les bagues collectrices. Lorsque les bagues collectrices tournent, elles frottent contre les brosses, ce qui permet au courant produit dans la bobine d’atteindre le circuit externe. Notez que les bagues collectrices ne modifient en rien le courant. Le courant qui atteint le circuit externe est exactement le même que le courant produit dans la bobine.

Maintenant que nous savons comment fonctionne un générateur à bagues collectrices, nous pouvons déterminer le type de courant qu’il produit. Commençons par rappeler quelques informations sur l’induction électromagnétique. L’induction électromagnétique se produit lorsque le champ magnétique passant dans une boucle de fil change. Cela provoque une différence de potentiel induite dans la boucle, ce qui produit un courant. Alors, comment fonctionne ce processus dans les générateurs ? Pour faciliter notre réflexion, regardons notre générateur sous un angle légèrement différent.

Ici, nous regardons le long de l’axe de rotation de la bobine. Même si la bobine est toujours une boucle rectangulaire, elle semble être une ligne droite dans cette perspective. La bobine tourne dans ce sens. Nous pouvons également ajouter les lignes de champ magnétique sur notre schéma comme ceci. Au début, la bobine est orientée parallèlement au champ magnétique. Nous pouvons voir qu’aucune ligne de champ magnétique ne traverse la boucle.

Maintenant, imaginez la boucle un peu plus tard, quand elle est perpendiculaire au champ magnétique. Nous pouvons voir que, maintenant, plusieurs lignes de champ magnétique traversent la boucle. Ainsi, lorsque la bobine tourne, le champ magnétique qui la traverse change. Cela provoque une différence de potentiel induite aux bornes de la bobine, ce qui produit un courant dans la bobine. Le sens de ce courant change à chaque demi-tour de la bobine. Si nous devions faire un graphique montrant comment le courant produit dans la bobine varie avec le temps, nous trouverions quelque chose comme ceci. Ce graphique montre la variation du courant pour une rotation complète de la bobine.

Il est important de noter que dans cette zone, le courant dans la bobine a une valeur positive, alors que dans cette zone-là, le courant dans la bobine a une valeur négative. Cela nous indique que le courant dans la bobine change de sens lorsque la bobine tourne. Un courant qui change de sens de cette manière est appelé courant alternatif.

Donc, nous avons déterminé que le courant dans la bobine est un courant alternatif. Cependant, ce n’est pas ce que cette question nous demande. Nous devons en fait trouver le type de courant que le générateur à bagues collectrices produit dans le circuit externe. Heureusement, cette partie est très simple. Les bagues collectrices transfèrent le courant de la bobine au circuit externe, sans changer le courant d’aucune façon. Ainsi, le courant produit par le générateur est le même que le courant dans la bobine, un courant alternatif. Donc, voici notre réponse finale à cette question : un générateur à bagues collectrices produit un courant alternatif.

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