3D AC Dynamo
Une bobine rectangulaire tourne entre les pôles d'un aimant permanent et la f.é.m. induite est tracée en fonction de l'angle de rotation au fur et à mesure. Deux bagues collectrices maintiennent chaque balai en permanence sur la même extrémité de la bobine, si bien que la sortie s'inverse à chaque demi-tour et que le tracé donne une sinusoïde.
Comment utiliser cette simulation
- Faites glisser la commande d'angle pour parcourir à la main un tour complet de 360°
- Montez la commande de vitesse pour tourner en continu et voir le tracé se construire
- Activez Show Tangent pour lire la pente de la courbe de flux à n'importe quel angle
- Faites pivoter la vue 3D pour voir chaque balai rester sur sa propre bague
Ce qu’il faut observer
- La f.é.m. est nulle précisément quand le flux est maximal, et maximale là où le flux s'annule
- La tangente à la courbe de flux correspond à la hauteur de la courbe de f.é.m. à chaque angle
- La courbe de f.é.m. est un sinus tandis que celle du flux est un cosinus : un quart de cycle d'écart
- Chaque bague reste liée à la même extrémité de la bobine, d'où un changement de signe tous les demi-tours
- Doubler la vitesse double la f.é.m. maximale et réduit de moitié la période en même temps
La physique derrière
Le flux traversant une bobine de N spires et d'aire A faisant un angle θ avec le champ vaut Φ = BA cos θ. En tournant à la vitesse angulaire ω on a θ = ωt, et la loi de Faraday donne ε = −N dΦ/dt = NBAω sin ωt. La f.é.m. est donc maximale là où le flux varie le plus vite, et non là où il est le plus grand : lorsque le plan de la bobine est parallèle à B le flux est nul et les côtés coupent les lignes de champ perpendiculairement, donnant la f.é.m. maximale ε₀ = NBAω.