Exercices L’énergie électrique au cours des deux derniers siècles : le XIXe siècle

Les éoliennes contiennent un alternateur dont le schéma de principe est donné ci-dessous :

Étant donné que la vitesse du vent n’est pas constante et que la fréquence du courant doit être de 50 Hz (fréquence du réseau EDF), il existe deux technologies. La première consiste à faire tourner les pales à vitesse constante à l’aide d’un système de freinage, l’autre laisse tourner librement les pales.

Identifiez le rotor et le stator et indiquez quelle est la source de champ magnétique.

En 1882, l’ingénieur Croate Nikola Tesla a mis au point un appareil capable de produire un courant alternatif : l’alternateur. De nombreux physiciens se sont intéressés avant lui à la fabrication de champs magnétiques à partir de courants électriques, puis le phénomène inverse a été découvert en 1831 : le phénomène d’induction électromagnétique.

Par la suite les alternateurs ont été améliorés.

Donnez le nom du physicien qui a découvert le phénomène d’induction électromagnétique et décrivez-le.

Pour alimenter leurs ampoules électriques les anciens vélos étaient équipés d’une dynamo bouteille débrayable. Les vélos plus modernes sont équipés d’un moyeu dynamo placé sur l’axe de rotation de la roue, qui a un meilleur rendement mais son fonctionnement est identique.

Une dynamo bouteille est constituée d’un galet en appui sur la roue, il tourne lorsque la roue tourne. Il est relié à l’axe de l’aimant.

La coupe de la dynamo est donnée ci-dessous :

L’axe de rotation de la dynamo a été fixé sur une perceuse qui tourne à 750 tours/min et à 1 500 tours/min. On obtient les signaux électriques suivants :

Identifiez le rotor et le stator de la dynamo et indiquez quel élément de la dynamo bouteille met en mouvement le rotor.