Pourquoi alternatif et sinusoïdal ?

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Expériences : origine du courant alternatif !

Pourquoi l'alternatif ?

Si le courant continu provient de piles, accumulateurs, photovoltaïque... La majorité du courant industriel exploite une rotation (éolienne, turbine de chute d'eau ou de centrale nucléaire...) et produit donc nativement du courant alternatif. L'avantage de l'alternatif réside dans son transport, nous verrons qu'il est facile a modifier via des transformateurs ! A puissance égale, la haute tension permet d'abaisser l'intensité ce qui autorise une diminution de la section des fils conducteurs et donc de la quantité de cuivre nécessaire...
Élévation pour le transport puis l'abaissement de la tension coté utilisation sont aisées en ~ (Alternatif) grâce aux transformateurs (Vus avec les machines)...

C'est ainsi que, si le continu fut historiquement le premier distribué notamment en France, c'est l'alternatif qui s'imposa au XX° siècle.
Sachez toutefois, qu'aujourd'hui le courant alternatif est très souvent converti en continu aussi bien chez vous (toute l’électronique : PC, TV...) qu'en industrie (Variateurs, onduleurs, convertisseurs, soudure...) !
Peut-être qu'un jour le continu sera à nouveau choisit pour le transport, d'autant qu'il est devenu aisé de le produire, de l'élever ou de l'abaisser grâce à l'évolution de l'électronique.

Animation optimisée sur sa production

L'alternatif monophasé est obtenu avec 1 aimantAvec 2 aimants, nous obtiendrons 2 périodes par tour, ou électroaimantPermet de modifier l'amplitude, et donc la tension, indépendamment de la vitesse de rotation et donc sans modifier la fréquence su signal obtenu..., qui tourne devant 1 bobineLà aussi avec 2 bobines, nous pourrons obtenir 2 périodes par tour...
Nous y reviendrons !. A chaque changement de polarité magnétique correspond un changement de polarité électrique. Le fait que le Nord génère un + et le Sud un - est totalement arbitraire car lié notamment au sens d’enroulementLe fameux 'tire-bouchon' de Maxwell santé !
Tire-bouchon de Maxwell

des spires de la bobine.
Ici 2 pôles : 1 paire de pôles1 seul aimant = 1 nord et 1 sud = 2 pôles= 1 période par tour par tour = 1 périodeLa période, ou cycle, se mesure en seconde ou sous-multiples : ms, ns... Elle est inversement proportionnelle à la vitesse qui, pour le courant électrique, est nommé fréquence en Hertz.
Nous allons voir cela en détail ! du courant alternatif par tour !
Notez que le courant électrique passe de 0 à une valeur maximale en positif avant de revenir à 0, puis aller la valeur maximale opposée en négatif pour finalement revenir à 0 effectuant ainsi son cycle...

Forme sinusoïdale de la tension induite

En électromagnétisme nous avons constaté qu'une tension était induite lors de toute variation de champ magnétique.
Cette vidéo pédagogique met en évidence la forme sinusoïdale de la tension ainsi que son rythme, que l'on appellera fréquence.
Ce rythme ou plutôt fréquence est lié à la variation du champ magnétique et donc à la vitesse mécanique de déplacement des pôles magnétiques !

L'alternatif en vidéo

Observez sur la vidéo l'évolution du signal, du galvanomètre avec un aimant barre jusqu'à l'aimant circulaire avec l'oscilloscope LCD.
Notons que l'aimant circulaire, sans rupture magnétique, offre une forme de signal bien plus sinusoïdale ! Deux pôles2 pôles = 1 paire de pôle = 1 Nord et 1 Sud
Les fabriquants de moteurs raisonnent par pôle et donc 2 pôles = 1 paire pour eux... par tour : la période du signal correspond à 1 tour de l'aimant.

Un tour n'est pas toujours égal à une période...

Dans cette vidéo, la roue qui tourne devant la bobine dispose de 6 paires de pôles (6 Nord et 6 Sud)...

Cette vidéo nous confirme la loi de Lenz Faraday. On constate ici que 1 tour = 6 cycles électriques (12 pôles). Cycles que l'on appelle périodes du courant électrique.
C'est d'ailleurs en multipliant le nombre de pôles magnétiques par tour que l'on modifie la vitesse des moteursMoteurs synchrones et asynchrones sans balais ainsi qu'alternateurs pour une même fréquence électriqueLa fréquence électrique est le nombre de périodes que produit le courant électrique par unité de temps (la seconde). Autrement dit : la fréquence est la vitesse électrique.

Principe du transformateur et du découpage

Dans cette vidéo, avec un noyau en court-circuit, on remarque que des impulsions unidirectionnelles à partir d'une alimentation en courant continu, génèrent une tension alternative dans une seconde bobine...
C'est la bobine par son effet de 'self' qui génère l'autre alternance.