L’électromagnétisme — la relation entre l’électricité et le magnétisme — est le principe sous-jacent au fonctionnement des moteurs électriques, ainsi que des générateurs et des transformateurs. Et même si la plupart d’entre nous ne concevons pas des moteurs (ou des générateurs ou des transformateurs) à partir de zéro, il est utile d’avoir une compréhension de base des concepts et des lois qui régissent leur fonctionnement.,
Le fondement de L’électromagnétisme est exposé dans les équations de Maxwell — un ensemble de quatre équations développées par James Clerk Maxwell au début des années 1860. dans cet article, nous examinerons la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique, qui constitue la base de L’une des équations de Maxwell. Nous allons également regarder la loi de Lenz, qui maintient la loi de Faraday en échec.,
loi de Faraday sur l’induction électromagnétique
Michael Faraday a découvert la relation entre les champs magnétiques et l’électricité (électromagnétisme) dans les années 1830, et bien que Faraday ait apporté de nombreuses contributions à l’étude de l’électricité et du magnétisme, L’une des plus importantes est la loi de Faraday 42b084ee6f »>
toute modification de l’environnement magnétique d’une bobine de fil (un conducteur) provoquera une tension (EMF) induite dans la bobine. Et si la bobine (circuit conducteur) est fermée, le courant coulera.,
la cause du changement dans l’environnement magnétique n’a pas d’importance — il pourrait être causé en changeant l’intensité du champ magnétique, en déplaçant l’aimant vers et loin de la bobine, en déplaçant la bobine dans et hors du champ magnétique, ou en tournant la bobine par rapport au champ magnétique. Tant qu’il y a un mouvement relatif entre le champ magnétique et la bobine, une tension induite.,
crédit D’image: IGCSE Physics
l’expression mathématique de la loi de Faraday sur l’induction électromagnétique montre que la tension induite est égale au nombre de tours dans la bobine multiplié par le changement temporel du flux magnétique.,
ε = CEM induite (V)
n = nombre de tours de bobine
Φ = flux magnétique (WB, v·s)
t = Temps (S)
notez que le flux magnétique (φ) est le produit du champ magnétique (B) et de la surface de la bobine (a): φ = BA
loi de Lenz
le signe négatif (« -« ) sur le côté droit de l’équation ci-dessus vient de dans une direction opposée au flux magnétique.,
La loi de Lenz garantit que la loi de Faraday adhère au principe selon lequel l’énergie doit être conservée, indiquant que:
lorsque la CEM (tension) est générée par un changement de flux magnétique, la polarité de la CEM induite génère un courant s’oppose au changement qui l’a produit (le champ magnétique d’origine).
En d’autres termes, le champ magnétique induit toujours à garder le flux magnétique constant., Si le flux magnétique diminuait, le champ magnétique créé par le courant induit s’y ajouterait. Et si le flux magnétique augmentait, le champ magnétique créé par le courant induit s’en soustrairait. Dans les deux cas, le flux magnétique total reste constant.
crédit D’Image: C. R., Nave, Georgia State University
de même, le CEM induit s’opposera au changement qui l’a créé. En d’autres termes, la CEM induite (tension) sera dans une direction opposée à la tension qui l’a créée. Dans un moteur, cela signifie que la CEM induite (communément appelée CEM arrière) s’oppose à la tension d’alimentation.,
alimentation = 195 V
retour emf = -45 V
tension nette en circuit (V = IR) = 10 * 15 = 150 V
195 v + -45 V = 150 V
retour EMF est directement liée à la vitesse du moteur: lorsque la vitesse du moteur augmente, il en va de même retour EMF, et vice-versa. C’est pourquoi, par exemple, les caractéristiques de couple et de vitesse d’un moteur À COURANT CONTINU ont une relation inverse et linéaire.
lorsque la charge (couple) sur le moteur augmente, le moteur ralentit., Plus le moteur tourne lentement, plus la CEM arrière est basse (opposée à la tension d’alimentation) et moins la tension que le moteur utilise juste pour surmonter cette CEM arrière. Par conséquent, la tension et le courant aux bornes du moteur augmentent. Ce courant supplémentaire permet au moteur de produire le couple supplémentaire, il doit retrouver sa vitesse avec l’augmentation de la charge.
schéma de Circuit et exemple tiré de la Nouvelle-Galles du Sud, Ministère de l’éducation et de la formation, 2007.