Les plaques Induction : comment ça marche ? par SCIO ...
On trouve de nos jours de plus en plus souvent des plaques à induction comme plaques de cuisson.
Le seul inconvénient est qu'il faut en général des casseroles adaptées, c'est mieux.
Alors, comment ça marche ?
Comme leur nom l'indique, le premier phénomène qui explique le fonctionnement de ces plaques est celui de l'induction : quand on plonge un morceau de métal dans un champ magnétique qui change souvent (comme celui généré par du courant alternatif circulant dans une bobine de fil), il apparaît dans le morceau de métal des courants électriques appellés courants induits. C'est ça, l'induction. Donc, dans le fond de votre casserole, circulent des courants électriques.
Or les courants électriques, lorsqu'ils circulent dans un matériau qui présente une certaine résistance, ont tendance à faire chauffer ce matériau : c'est ce qu'on appelle l'effet Joule. Ca se comprend très bien : ce sont les électrons qui constituent le courant électrique qui buttent contre les atomes du métal et donc les échauffent.
Donc le fond de votre casserole est le siège de courant électrique qui font augmenter nettement sa température ! Ainsi les aliments contenus dans la casserole peuvent cuire. Cependant, si vous touchez la plaque, elle ne dégage pas de chaleur. Et vous pouvez tout à fait mettre votre main au dessus : comme votre main n'est pas métallique (sauf cas très très exceptionnels !!!), il ne s'y produit pas de courants induits, et elle ne chauffe pas, elle. En plus, on est sur de ne chauffer que le fond de la casserole, bref, les plaques à induction, c'est élégant !
La technique :
Première partie :
On va voir ici que les rapports qu'entretiennent les courants électriques et les champs magnétiques sont encore plus étroits qu'on ne le croit ! Je vais vous expliquer le phénomène de l'induction.
Si on prend un électron dans un champ magnétique, on a vu que le champ magnétique le faisait tourner, comme indiqué sur le dessin. Maintenant, on va voir ce qui se passe, quand on fait se déplacer un fil métallique dans un champ magnétique.
Un métal, parce que c'est un matériau conducteur, possède des électrons libres, qui peuvent bouger librement à l'intérieur, et donc faire passer le courant électrique. Lorsqu'on fait avancer un fil métallique dans un champ magnétique, les électrons qu'il contient sont obligés de suivre : ils sont libres, mais ne peuvent pas quitter le métal, ils ont juste le droit de bouger à l'intérieur. Or le champ magnétique les fait tourner. Donc leur mouvement global, ça n'est pas simplement de suivre le métal, mais aussi de se déplacer dans le métal. C'est à dire que le déplacement d'un fil conducteur dans un champ magnétique produit dans le fil un courant électrique dit induit : c'est le phénomène d'induction.
C'est de cette façon qu'on produit de l'électricité !
On fait par exemple tourner une grosse bobine de fil dans les champ magnétique crée par des aimants. Du courant induit est alors produit dans la bobine. On appelle ce dispositif un alternateur. L'énergie que l'on dépense pour les faire tourner (énergie nucléaire, ou hydraulique dans les barrages, ou encore celle fournie par des moteurs à essence dans les groupes électrogènes) est transformée en courant électrique.
C'est aussi le principe de la dynamo des vélos. Souvent, on trouve en fait que c'est un aimant qui tourne à proximité de fils conducteurs. Le fait que les aimants tournent mais pas les bobines produit exactement le même phénomène que si c'était les bobines qui tournaient, mais pas les aimants : du courant est produit dans les fils. C'est en fait un principe très important : un champ magnétique qui varie (comme celui produit par un aimant qui tourne) produit un courant électrique dans tout fil à proximité.
Donc on retrouve dans une dynamo un aimant, et un bobinage (enchevêtrement) de fils de cuivre. Vous avez déjà compris que c'est l'énergie que vous fournissez en pédalant qui alimente en fait l'éclairage de votre vélo : il est beaucoup plus difficile de pédaler lorsque la dynamo est en marche, car elle vous prend de l'énergie.
Deuxième partie :
Vous vous souvenez que le champ magnétique a tendance à faire tourner les électrons. Si vous mettez un fil dans un champ magnétique, mais que cette fois vous forcez un courant à passer dans ce fil, les électrons vont avoir envie de tourner. Ils ne peuvent pas, parce qu'ils ne peuvent pas sortir du fil conducteur. Mais par contre, ils vont appuyer sur le fil perpendiculairement. Donc il va s'exercer une force sur le fil conducteur, telle qu'elle peut le mettre en mouvement !
Les moteurs électriques utilisent ce principe : on alimente une bobine tournante avec du courant électrique. Cette bobine étant plongée dans un champ magnétique, elle va avoir tendance à se mettre à tourner, à cause de la force que les électrons exercent perpendiculairement aux fils.
Là, vous allez me faire remarquer que ce dispositif, vous le connaissez déjà : c'est en fait celui d'un alternateur. Dans l'alternateur, on faisait bouger la bobine pour produire de l'électricité, là on fait le contraire : on fait circuler de l'électricité pour produire du mouvement. Mais en effet, c'est le même appareil ! Ce qui se passe, c'est que les centrales convertissent la force qui met en mouvement les alternateurs en électricité, qui vient ensuite jusqu'à vous. Vous pouvez ensuite utiliser cette électricité pour faire tourner un moteur électrique (train électrique, hachoir, tourne-disque, etc...). Ce que vous faites alors c'est que vous retransformez l'électricité en mouvement. Finalement, l'électricité n'a fait que vous transmettre la force qui fait tourner les alternateurs dans les centrales, pour que vous puissiez faire tourner votre moteur ! Vive l'induction !
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