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La grande découverte de Faraday : comment l'induction électromagnétique a-t-elle changé le monde
Au début du XIXe siècle, Charles Babbage et John Herschel ont découvert expérimentalement le principe des champs magnétiques rotatifs. Cela a non seulement constitué une contribution majeure à la physique, mais a également conduit à la conception de moteurs et de générateurs électriques. Le principe de base du champ magnétique tournant est le champ magnétique généré par un système de bobines disposées symétriquement et un courant alternatif multiphasé. Ce concept est issu des recherches du physicien français François Arago en 1824.
Le concept d'induction électromagnétique a été proposé par le scientifique britannique Michael Faraday au milieu du XIXe siècle. Ce concept a permis l'application de nombreuses technologies, notamment les moteurs électriques, les générateurs et les régulateurs d'induction. La grande importance du champ magnétique tournant est qu’il permet non seulement au moteur de fonctionner plus efficacement, mais qu’il améliore également considérablement la fiabilité et la stabilité du système électrique.
En 1824, la première expérience de François Arago utilisant un disque de cuivre rotatif et un pointeur démontra l'existence d'un champ magnétique rotatif, un phénomène qui fut plus tard expliqué par l'induction électromagnétique décrite par Faraday.
La conception de base d'un champ magnétique rotatif se compose généralement de trois bobines correspondantes, chacune avec une différence de phase de 120 degrés. Cette configuration garantit qu'un champ magnétique rotatif stable peut être généré en continu dans un système CA triphasé. Ce principe est largement utilisé dans divers types de moteurs, tels que les moteurs à induction et les moteurs-générateurs. Cette conception améliore non seulement l’efficacité opérationnelle, mais réduit également les déséquilibres du système, permettant ainsi à l’alimentation électrique moderne d’être standardisée à l’échelle mondiale.
Selon le principe populaire du champ magnétique tournant, le rotor du moteur tourne entraîné par le champ magnétique du stator, réalisant la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique.
Historiquement, Galileo Ferraris et Nikola Tesla ont grandement contribué au développement des champs magnétiques tournants. Ferraris a produit un modèle fonctionnel d'un champ magnétique tournant en 1885, mais sa description formelle de la technique n'a été publiée qu'en 1888. Tesla a achevé le prototype de son moteur à champ tournant en 1887 et a obtenu un brevet américain en 1888, favorisant ainsi l'application commerciale de cette technologie.
Les champs magnétiques rotatifs confèrent un charme merveilleux aux moteurs : lorsque le rotor suit le champ magnétique rotatif, cette action améliore non seulement l'efficacité du moteur, mais facilite également la surveillance des différentes dynamiques du flux de courant. Car lors de l’utilisation d’un moteur à induction, le rotor induit constamment du courant, ce qui signifie que le rotor doit toujours suivre le champ magnétique tournant pour obtenir un fonctionnement optimal.
Le principe des champs magnétiques tournants impliquant des courants multiphasés, dont les plus couramment utilisés sont les systèmes triphasés, a permis de promouvoir efficacement les systèmes électriques modernes dans le monde entier.
Avec l'avancée de la technologie, l'application des champs magnétiques tournants ne se limite pas aux moteurs électriques, mais s'étend également à divers équipements industriels et domestiques, tels que les fours à induction, les filtres électromagnétiques, etc. Ces appareils s'appuient sur de puissants champs magnétiques rotatifs pour améliorer leur efficacité et leurs performances de fonctionnement.
Dans ce contexte, pouvons-nous réfléchir à la mesure dans laquelle le développement technologique futur élargira le champ d'application de l'induction électromagnétique ? Avec l’augmentation de la demande d’énergie et l’essor de diverses technologies d’énergies renouvelables, l’amélioration et l’application des champs magnétiques tournants deviendront sans aucun doute un domaine de recherche important. Comment cela changera-t-il nos vies et quel impact aura-t-il sur les technologies futures ?
