Pourquoi et comment les aimants peuvent-ils produire de l'électricité?

Introduction

Au début des années 1820, Michael Faraday, un scientifique anglais, a pu produire de l'électricité en déplaçant une boucle de fil entre les pôles d'un aimant. Et il a posé le premier principe pour la production d'électricité.

L'énergie électrique obéit à la première loi de la thermodynamique qui indique que l'énergie ne peut être ni créée ni détruite mais peut être convertie d'une forme à une autre. Suivant cette loi, l'énergie magnétique peut être convertie en énergie électrique. Par conséquent, les aimants peuvent être utilisés pour produire de l'électricité.

Cela soulève la question, comment?

Qu'est-ce que l'induction électromagnétique?

Pour mieux comprendre comment les forces magnétiques peuvent produire de l'électricité, nous devons examiner de près un phénomène appelé induction électromagnétique. L'induction électromagnétique est un processus qui crée une force électromotive à travers un conducteur électrique en présence d'un champ magnétique changeant. En 1831, Michael Faraday découvre l'induction électromagnétique. Son expérience a prouvé qu'aucun courant électrique ne peut être produit à partir d'un champ magnétique si l'aimant est gardé stationnaire. Les champs magnétiques peuvent produire de l'électricité car les champs magnétiques en mouvement peuvent tirer ou pousser les électrons . Les conducteurs électriques tels que le cuivre ont des électrons de manière lâche. Lorsqu'un champ magnétique se déplace autour d'eux, il pousse les électrons tenus librement et crée un courant électrique dans les conducteurs.

Applications de l'induction électromagnétique

Depuis que Michael Faraday a découvert que les aimants peuvent générer de l'électricité en utilisant l'induction électromagnétique, ce phénomène a été appliqué dans diverses inventions. Certains d'entre eux sont mentionnés ci-dessous.

Générateur électrique

Un générateur électrique est un appareil qui convertit l'énergie mécanique en énergie électrique. Un générateur électrique a généralement deux parties. Une partie est appelée la partie d'enroulement du champ tandis que l'autre partie est appelée l'intercripteur. La pièce d'enroulement des champs concerne la production de champs magnétiques dans le générateur électrique. L'armature concerne la production de courants électriques à partir de champs magnétiques.

Michael Faraday a produit le premier générateur électromagnétique - le disque Faraday. Il a été fabriqué à partir d'un disque de cuivre tournant entre les pôles d'un aimant en fer à cheval pour produire des courants électriques.

Il existe deux types de générateurs électriques. L'un est appelé le générateur de courant alternatif, l'autre est appelé générateur de courant direct. Dans un générateur de courant alternatif, comme son nom l'indique, la direction du courant induit alterne à chaque fois que la direction du mouvement du conducteur change. Cependant, dans un générateur de courant direct, la direction du courant induit ne change en aucun cas. En effet, les générateurs de courant direct contiennent des commutateurs.

Moteur électrique

Un moteur électrique est un appareil qui convertit l'énergie électrique en énergie mécanique. Dans un moteur électrique, le stator tient les aimants. Les aimants pourraient être des aimants permanents ou des électromaignes. Le rotor, en revanche, maintient le conducteur électrique dans le moteur électrique.

Le courant électrique du conducteur fait que le champ magnétique des aimants exerce une force sur le rotor. Cette force fait tourner le moteur et fournir une sortie mécanique.

Formage électromagnétique

Il s'agit d'une méthode de remodelage des métaux sans influence mécanique. Dans ce processus, une bobine est rapprochée du métal. Un champ magnétique alterné autour de la bobine induit un courant électrique. Le courant électrique dans la bobine crée un champ magnétique autour du conducteur.

Le champ magnétique autour de la bobine et le champ magnétique autour du conducteur se repoussent. Ensuite, la force magnétique autour de la bobine dépasse la force de rendement du conducteur. Ainsi, le conducteur subit une déformation permanente.

Transformateur

Les transformateurs fonctionnent avec le principe de l'induction électromagnétique. Ils sont utilisés pour modifier les niveaux de tension des courants alternés. Par conséquent, il existe deux types de transformateurs. Le transformateur de step-up est le type de transformateur qui augmente les niveaux de tension des courants alternés tandis que le transformateur supprimé est le type de transformateur qui diminue les niveaux de tension des courants alternés.

Stimulation magnétique transcrânienne

Il s'agit d'un type de stimulation cérébrale qui ne nécessite aucune forme de chirurgie. Dans ce type de stimulation cérébrale, une bobine magnétique connectée à un stimulateur électrique est connectée au cuir chevelu. Le stimulateur électrique produit un courant électrique qui induit un champ magnétique dans la bobine magnétique. Le champ magnétique, à son tour, induit une charge électrique dans des zones spécifiées du cerveau.

Cuisson à induction

La cuisson à induction est une autre application populaire de l'induction électromagnétique. Dans la cuisson à induction, le récipient de cuisson doit avoir une base ferromagnétique. De plus, le récipient de cuisson est placé sur une table de cuisson qui a une bobine de fil. Le courant électrique alterné passe par la bobine de fil et induit un champ magnétique changeant.

Le champ magnétique changeant induit un courant électrique dans le récipient de cuisson. De plus, la base ferromagnétique du vaisseau de cuisson met en place une résistance contre le courant électrique. Ce courant produit de la chaleur à la base du navire de cuisson.

Conclusion

Le fait que l'électricité puisse être produite à partir des aimants a déclenché plusieurs inventions modernes. Les générateurs électriques, les transformateurs et les moteurs électriques sont des exemples de ces inventions. Heureusement, les inventions susmentionnées continuent d'améliorer la qualité de vie au 21e siècle.

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