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Comment fonctionnent les inducteurs

Par : Marshall Brain

inducteur

Une grande utilisation des inductances consiste à les associer à des condensateurs pour créer des oscillateurs.HUNTSTOCK / GETTY IMAGES

Un inducteur est à peu près aussi simple qu’un composant électronique peut l’être : il s’agit simplement d’une bobine de fil.Il s’avère cependant qu’une bobine de fil peut faire des choses très intéressantes en raison de ses propriétés magnétiques.

Dans cet article, nous apprendrons tout sur les inducteurs et à quoi ils servent.

Contenu

Bases de l'inducteur

Henries

Application d'inductance : capteurs de feux de circulation

Bases de l'inducteur

Dans un schéma de circuit, une inductance est représentée comme ceci :

Pour comprendre comment un inducteur peut fonctionner dans un circuit, cette figure est utile :

Ce que vous voyez ici est une pile, une ampoule, une bobine de fil autour d'un morceau de fer (jaune) et un interrupteur.La bobine de fil est un inducteur.Si vous avez lu Comment fonctionnent les électro-aimants, vous reconnaîtrez peut-être que l'inducteur est un électro-aimant.

Si vous deviez retirer l'inducteur de ce circuit, vous auriez une lampe de poche normale.Vous fermez l'interrupteur et l'ampoule s'allume.Avec l'inductance dans le circuit comme indiqué, le comportement est complètement différent.

L’ampoule est une résistance (la résistance crée de la chaleur pour faire briller le filament de l’ampoule – voir Comment fonctionnent les ampoules pour plus de détails).Le fil dans la bobine a une résistance beaucoup plus faible (c'est juste du fil), donc ce à quoi vous vous attendez lorsque vous allumez l'interrupteur, c'est que l'ampoule brille très faiblement.La majeure partie du courant doit suivre le chemin à faible résistance à travers la boucle.Ce qui se passe à la place, c'est que lorsque vous fermez l'interrupteur, l'ampoule brûle vivement puis diminue.Lorsque vous ouvrez l'interrupteur, l'ampoule brûle très fort puis s'éteint rapidement.

La raison de ce comportement étrange est l'inducteur.Lorsque le courant commence à circuler dans la bobine, celle-ci souhaite créer un champ magnétique.Pendant que le champ se développe, la bobine inhibe la circulation du courant.Une fois le champ construit, le courant peut circuler normalement dans le fil.Lorsque l'interrupteur est ouvert, le champ magnétique autour de la bobine maintient le courant dans la bobine jusqu'à ce que le champ s'effondre.Ce courant maintient l'ampoule allumée pendant un certain temps même si l'interrupteur est ouvert.En d’autres termes, un inducteur peut stocker de l’énergie dans son champ magnétique et a tendance à résister à tout changement dans la quantité de courant qui le traverse.

Pensez à l’eau…

Une façon de visualiser l’action d’un inducteur est d’imaginer un canal étroit traversé par de l’eau et une lourde roue hydraulique dont les palettes plongent dans le canal.Imaginez que l’eau du canal ne coule pas au départ.

Maintenant, vous essayez de faire couler l’eau.La roue à aubes aura tendance à empêcher l’eau de s’écouler jusqu’à ce qu’elle ait atteint la vitesse de l’eau.Si vous essayez ensuite d'arrêter l'écoulement de l'eau dans le canal, la roue hydraulique en rotation essaiera de maintenir l'eau en mouvement jusqu'à ce que sa vitesse de rotation ralentisse pour atteindre la vitesse de l'eau.Un inducteur fait la même chose avec le flux d’électrons dans un fil : un inducteur résiste à une modification du flux d’électrons.

EN SAVOIR PLUS

Henries

La capacité d'un inducteur est contrôlée par quatre facteurs :

Le nombre de bobines – Plus de bobines signifie plus d’inductance.

Le matériau autour duquel les bobines sont enroulées (le noyau)

La section transversale de la bobine – Plus de surface signifie plus d’inductance.

La longueur de la bobine – Une bobine courte signifie des bobines plus étroites (ou qui se chevauchent), ce qui signifie plus d'inductance.

Mettre du fer dans le noyau d'un inducteur lui donne beaucoup plus d'inductance que ne le ferait l'air ou tout autre noyau non magnétique.

L'unité standard d'inductance est le Henry.L'équation pour calculer le nombre de Henry dans un inducteur est :

H = (4 * Pi * #Tours * #Tours * Surface de la bobine * mu) / (Longueur de la bobine * 10 000 000)

La surface et la longueur de la bobine sont en mètres.Le terme mu désigne la perméabilité du noyau.L'air a une perméabilité de 1, tandis que l'acier peut avoir une perméabilité de 2 000.

Application d'inductance : capteurs de feux de circulation

Disons que vous prenez une bobine de fil d'environ 2 mètres de diamètre, contenant cinq ou six boucles de fil.Vous découpez des rainures dans une route et placez la bobine dans les rainures.Vous attachez un inductance à la bobine et voyez quelle est l'inductance de la bobine.

Maintenant, vous garez une voiture sur la bobine et vérifiez à nouveau l'inductance.L'inductance sera beaucoup plus grande en raison du gros objet en acier positionné dans le champ magnétique de la boucle.La voiture garée au-dessus de la bobine agit comme le noyau de l’inducteur et sa présence modifie l’inductance de la bobine.La plupart des capteurs de feux tricolores utilisent la boucle de cette manière.Le capteur teste constamment l'inductance de la boucle sur la route, et lorsque l'inductance augmente, il sait qu'une voiture attend !

Habituellement, vous utilisez une bobine beaucoup plus petite.Une grande utilisation des inductances consiste à les associer à des condensateurs pour créer des oscillateurs.Voir Comment fonctionnent les oscillateurs pour plus de détails.