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Vidéo question :: Réguler le courant de sortie avec un générateur de courant redressé Physique • Troisième année secondaire

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

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Transcription de la vidéo

Le générateur de courant redressé I utilise plusieurs boucles de courant décalées à des angles différents par rapport à leur axe de rotation commun. Le générateur de courant redressé II utilise le même nombre de boucles mais toutes ont le même angle. Les deux générateurs tournent au même rythme dans le même champ magnétique. Le schéma suivant montre les sorties des deux générateurs. Quelle sortie correspond à celle du générateur II? (A) Sortie A. (B) Sortie B. (C) Il n’y a aucun moyen de le dire.

Dans notre schéma, nous voyons deux courbes de courant en fonction du temps: l’une annotée sortie A et l’autre annotée sortie B. Nous voulons déterminer laquelle de ces sorties, si c’est possible, correspond à ce qu’on appelle le générateur de courant redressé II. En utilisant les descriptions qui nous sont données ici, faisons des schémas à la fois du générateur I et du générateur II.

En faisant de l’espace sur l’écran, considérons d’abord ce schéma du générateur I. Un générateur, rappelons-le, est un appareil qui convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. Dans ce schéma, nous examinons quatre boucles dans une bobine. La rotation de ces boucles est d’origine mécanique. Et parce que les boucles sont faites de matériau conducteur et qu’elles tournent dans un champ magnétique uniforme, un courant est induit dans chaque boucle. Ce courant est naturellement alternatif. C’est-à-dire qu’il change périodiquement de sens. Cependant, ce composant, constitué de deux demi-cercles métalliques appelé collecteur, permet de redresser le courant en sorti de notre générateur. C’est-à-dire que le sens reste le même.

Dans l’énoncé du problème, on nous a dit que chacune de ces boucles est séparée de son voisin le plus proche par un angle constant. Puisqu’il y a quatre de ces boucles dessinées, nous savons que cet angle est de 45 degrés. Le générateur II est similaire dans le sens qu’il y a également quatre boucles dans ce générateur, mais les boucles sont toutes alignées. L’angle de séparation entre eux est nul.

Tout comme pour le générateur I, le courant généré dans le générateur II est redressé. Mais parce que les boucles de ces générateurs sont disposées différemment les unes des autres, le courant de sortie global de chaque générateur sera différent. Nous pourrions voir cela un peu plus clairement en imaginant un graphique qui nous montre le courant généré dans chaque boucle de notre générateur.

Disons que pour le générateur I ceci est une représentation graphique du courant redressé en fonction du temps pour l’une des quatre boucles. Si nous devions alors représenter le courant généré par la prochaine boucle adjacente dans la bobine, puisque cette boucle est décalée de 45 degrés par rapport à la boucle précédente, alors le courant généré serait décalé par rapport au courant généré par la boucle précédente par cette même différence de phase. La même chose est vraie pour le courant induit dans la boucle suivante et la quatrième et dernière boucle dans la bobine.

En pratique, avec le circuit que nous avons ici, nous ne pourrions pas voir un graphique comme celui-ci. À la place, cet ampèremètre mesurerait le courant total généré par les quatre boucles. Nous constatons qu’en additionnant les quatre courants générés individuellement. La forme générale de cette courbe résultante, non pas son amplitude mais sa forme, suivrait les sommets des pics de chacun de ces graphiques de courants générés individuellement. Nous pouvons dire alors que cette forme guirlandée, nous pourrions l’appeler comme ça, serait la forme de notre courant global généré par le générateur I.

Dans notre question cependant, on s’intéresse au générateur II et auquel de ces graphiques, si nous pouvons dire lequel, correspond à la sortie de ce générateur. Nous avons noté que dans le générateur II, les quatre boucles sont en phase, on pourrait dire sont séparées les unes par rapport aux autres par un angle de zéro degré. Par conséquent, si le courant redressé généré par l’une de ces quatre boucles ressemblait à ceci, alors le courant généré dans n’importe laquelle des boucles restantes lui ressemblerait également. Par conséquent, lorsque notre ampèremètre additionne ces quatre courants individuels ensemble, il affiche au fil du temps une version amplifiée, disons, de ce graphique. Autrement dit, cela ressemblerait à quelque chose comme ça.

Nous voyons alors que nous pouvons faire correspondre la sortie du générateur II avec la sortie de l’un de nos graphiques. Cela correspond à la ligne rouge annotée sortie B. Ce qui est important avec cette ligne rouge, ce n’est pas là qu’elle commence à une valeur de temps égale à zéro, mais plutôt qu’elle monte d’un courant de zéro à une valeur de courant maximale, démontrant ainsi que le générateur utilisé pour générer ce courant avait des boucles de bobine qui étaient en phase, que l’on pourrait dire, séparées par un angle de zéro degré les unes des autres. Pour notre réponse, nous choisissons la sortie B. Il s’agit de la sortie de courant correspondant au générateur de courant redressé II.

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