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Vidéo de question : Faire correspondre une sortie de courant avec un générateur de courant redressé Physique

Le générateur de courant redressé I utilise plusieurs boucles de courant à des angles différents de leur axe de rotation commun. Le générateur de courant rectifié II utilise le même nombre de boucles mais toutes au même angle. Les deux générateurs tournent à la même vitesse dans le même champ magnétique. Le graphique suivant montre les sorties des deux générateurs. Quelle sortie est celle du générateur I ? [A] Sortie A [B] Sortie B [C] Il n’y a aucun moyen de le savoir.

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Transcription de vidéo

Le générateur de courant redressé I utilise plusieurs boucles de courant à des angles différents de leur axe de rotation commun. Le générateur de courant rectifié II utilise le même nombre de boucles mais toutes au même angle. Les deux générateurs tournent à la même vitesse dans le même champ magnétique. Le graphique suivant montre les sorties des deux générateurs. Quelle sortie est celle du générateur I ? (A) Sortie A. (B) Sortie B. (C) Il n’y a aucun moyen de le savoir.

Sur ce graphique du courant en fonction du temps, nous voyons deux sorties, l’une légendée sortie A et l’autre légendée sortie B. Nous voulons trouver laquelle de ces sorties, si c’est possible, correspond à celle du générateur I. Sur la base des descriptions qui nous sont données, dessinons nos schémas, à la fois notre générateur de courant redressé I et notre générateur de courant redressé II.

Un générateur, rappelons-le, est un appareil qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. Cela se produit généralement par un bras mécanique faisant tourner une bobine de fil entre les pôles d’un aimant permanent. Sur ce schéma, nous imaginons voir ces boucles individuelles se terminer. Lorsque les boucles tournent à travers un champ magnétique constant, un courant est induit. Par la nature de cette configuration, le courant induit est un courant alternatif. Il change périodiquement de sens. Mais si nous connectons le fils de la sortie de courant à un commutateur, un anneau fendu qui tourne avec la bobine, alors la sortie de courant par ce générateur au fil du temps serait un courant continu. C’est-à-dire qu’elle serait redressée.

Dans le cas du générateur I, nous avons un certain nombre de boucles. Ici, nous avons une, deux, trois, quatre boucles de fil qui sont décalées de leurs voisins adjacents par un angle constant. Ceci est en contraste avec le générateur II, qui utilise le même nombre de boucles que le générateur I, mais ils sont toutes alignées, au même angle. Le générateur II est également un générateur de courant redressé. Et rappelons que nous voulons voir si nous pouvons déterminer laquelle de ces deux sorties, la sortie A ou la sortie B, sur notre graphique correspond à la sortie du générateur I.

Nous avons dessiné chacun de nos générateurs comme ayant quatre boucles distinctes dans leurs bobines. Le courant sera induit dans chacune de ces quatre boucles. Ce courant induit alterne naturellement lorsque la bobine tourne dans le champ magnétique. Mais alors, il est redressé par le commutateur avant d’être mesuré par l’ampèremètre dans chaque circuit. Le fait que le courant soit redressé dans les deux cas signifie que notre graphique courant-temps ne montrera aucune valeur de courant négative. Ce qui sera différent entre les courants qui sont générés dans chaque boucle individuelle dans nos deux générateurs, c’est la relation entre leur phase.

Notez que dans le générateur I, chacune des quatre boucles est séparée de son voisin le plus proche par un angle de 45 degrés. Cela signifie que les courants alternatifs générés dans ces boucles seront décalés les uns des autres par cette même différence de phase de 45 degrés. Si nous pouvions en quelque sorte séparer le courant généré par chaque boucle individuelle dans notre premier générateur, après son redressement, le courant induit dans chacune des quatre boucles ressemblerait à ceci. Entre chacune de ces courbes colorées, il y a une différence de phase de 45 degrés.

D’autre part, si nous pouvions envisager une courbe similaire pour la sortie du générateur II, il n’y aurait pas de différence de phase pour les courants générés dans chacune des quatre boucles. Comme nous l’avons vu, c’est parce que dans le générateur II, les quatre boucles ont une différence angulaire de zéro degré entre elles. Les sorties que nous voyons dans notre graphique, la sortie A et la sortie B, correspondent à la somme de tous ces courants dans le cas du générateur I et à la somme de tous ces courants dans le cas du générateur II.

Pour le générateur II, la somme globale en sortie aura une forme similaire à la forme de chacune des entrées individuelles. Pour le générateur I cependant, la forme générale de ces courants additionnés sera similaire à une courbe qui suit le sommet de chacun de ces quatre courants générés individuellement. Nous pouvons voir alors que pour le générateur II, le courant total additionné conservera globalement les augmentations et diminutions d’amplitude de cette onde, tandis que pour le générateur I, les variations dans le temps du courant global généré seront plus petites.

À ce stade, nous pouvons maintenant faire correspondre les sorties du générateur I et du générateur II aux sorties A et B de notre graphique. En suivant la forme générale du courant généré par le générateur II, nous voyons qu’il correspond à la courbe rouge. De même, la forme générale du courant généré par le générateur I correspond à la courbe noire. La courbe noire sur notre graphique est appelée sortie A. Et nous savons donc comment répondre à cette question. Le courant de sortie correspondant à la sortie du générateur I est légendée sortie A.

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