1. Tension délivrée par un alternateur

Expérience : On branche un alternateur de bicyclette à un oscilloscope.

...puis à une ampoule :

Observations :
1. Alternateur immobile : aucune tension ;
2. en mouvement, l’oscillogramme d’une tension apparaît ;
3. la tension est variable (≠ continue);
4. la tension est alternative (tantôt +, tantôt -) ;
5. cette tension permet de faire fonctionner un appareil électrique (ampoule).

Retenir :

La tension aux bornes d’un alternateur est variable et alternative.

Un alternateur convertit l’énergie mécanique en énergie électrique.

2. Production d’une tension alternative

Expérience : On déplace un aimant devant une bobine.

Observations :
1. le spot se déplace…
2. parfois vers le haut, parfois vers le bas…
3. cela dépend du mouvement et du pôle de l’aimant ;
4. aimant immobile, spot immobile sur zéro.

Interprétation : Une tension variable dans le temps peut être obtenue par déplacement d’un aimant au voisinage d’une bobine (ou l’inverse).
La tension est alternative si le mouvement est un va-et-vient.

Le déplacement d’un aimant devant une bobine est le principe de fonctionnement d’un alternateur.

3. Historique de la production d’électricité.

1800 : Volta invente la pile. Mais elle ne peut pas stocker de grosses quantités d’électricité.

La pile de Volta suscite un énorme intérêt dans le monde scientifique car le courant électrique est alors un phénomène nouveau et inattendu. Grâce à elle, les physiciens de l’époque peuvent entreprendre de nombreuses recherches sur les propriétés du courant électrique et sur la résistance électrique. Ces travaux sont à l’origine du transport d’électricité par câbles.

1820 : Oersted ( Danois ), remarque qu’une aiguille aimantée placée à côté d’un fil conducteur traversé par le courant est déviée.

D’une importance capitale, l’expérience d’Oersted établit pour la première fois un lien entre électricité et magnétisme. Elle ouvre la voie à de nombreuses inventions comme celle du télégraphe, qui révolutionnera un peu plus tard les moyens de communication.

1830 : Michael Faraday ( Anglais ), montre qu’un courant passe dans une bobine lorsqu’on y introduit un aimant.

L’histoire du début des applications de l’électricité est dominée par les découvertes du physicien anglais, Michael Faraday en 1830.En reliant les bornes d’une bobine à un galvanomètre (sorte d’ampèremètre), il observe le passage d’un courant dans la bobine, lorsqu’il introduit ou retire un aimant de cette bobine.

L’importance de cette découverte est extrême car elle rend possible la production de courant électrique sans avoir à utiliser de pile. L’énergie mécanique peut, dès lors, être directement convertie en énergie électrique. C’est ce que font, depuis, tous les alternateurs.

 4. L’alternateur.

L’alternateur ( bobine + aimant ) est la partie commune à toutes les centrales électriques.
L’alternateur produit une tension variable et alternative.

Un alternateur (centrale, voiture, dynamo…) est constitué d’une partie tournante appelée rotor (un ou plusieurs aimants) et d’une partie fixe appelée stator (bobine ou ensemble de bobines). Le rotor tourne à l’intérieur du stator.

La dynamo, une mini centrale électrique

Une dynamo de vélo est un alternateur constitué d’un galet qui tourne au contact de la roue en entraînant un aimant (rotor) à l’intérieur d’une bobine fixe (stator).

On branche une dynamo sur une lampe 3,5V et on fait tourner rapidement le galet de la dynamo.
Ensuite, on visualise la tension délivrée par la dynamo à l’aide d’un oscilloscope.

Observations :
La lampe brille et on observe à l’écran de l’oscilloscope une courbe prouvant que la tension délivrée par la dynamo (qui est un alternateur) est variable et alternative.

Conclusion :
Une dynamo, comme tous les alternateurs, transforme l’énergie mécanique en énergie électrique.