TPE
Appareils de cuisson
Compte-rendu public de TPE
Plaque à induction (Wikimedia, CC)
Fonctionnement de la Plaque à induction
Intérieur d'une plaque à induction (Wikimedia, CC)
La plaque à induction est une plaque de cuisson électrique, fonctionnant grâce au principe de l'induction.
Une bobine de fils électriques (en orange sur l'image en haut à droite), placée sous la plaque, est alimentée en courant alternatif (environ 25 kHz (pour savoir ce qu'est un kHz, cliquer ici)).
La bobine, alimentée par ce courant alternatif, génère un champ magnétique qui change de sens régulièrement.
Le récipient métallique, posé sur la plaque, est ainsi soumis à un champ magnétique variable.
Or, la nature s'oppose à la variation du champ, ce qui amène à la production de courants électriques dans le métal du récipient : on les appelle courants de Foucault.
Ces courants, par effet Joule, produisent de la chaleur. L'effet Joule est un phénomène électrique : une partie de l'énergie électrique est transformée en énergie thermique à cause de la résistance du matériau traversé par le courant. (C'est notamment ce phénomène qui permet aux résistances de produire de la chaleur)
Le récipient est ferromagnétique, c'est à dire qu'il est fait d'un alliage qui permet d'amplifier et de conserver le phénomène d'induction.
Expériences sur l'induction :
Pour mieux comprendre le phénomène d'induction, nous avons réalisé deux expériences :
Expérience 1 :
But : prouver qu'une bobine de fils produit un champ
magnétique variable quand elle est alimentée en courant alternatif
Matériel :
- Un aimant
- Une bobine de fils conducteurs
- Un générateur de courant alternatif
- Des fils électriques
- Deux potences
Protocole expérimental :
Nous accrochons l'aimant à une potence, et nous suspendons
la bobine à l'autre potence, placée en face de la première.
Nous relions la bobine au générateur, que nous mettons sous tension.
Observations :
Nous pouvons voir que, dès que le générateur est mis sous tension,
la bobine est attirée, puis repoussée par l'aimant de façon périodique
et régulière.
Conclusion :
Quand la bobine est alimentée par un courant alternatif, elle
produit un champ magnétique tantôt positif, tantôt négatif,
ce qui fait qu'elle est attirée, puis repoussée par l'aimant, qui
produit aussi un champ magnétique, mais constant (qui ne change pas de sens)
Expérience 2 :
But : Prouver qu'une bobine produisant un champ magnétique variable
peut générer un courant dans un autre objet métallique.
Matériel :
- Deux bobines de fils conducteurs (identiques)
- Un générateur de courant alternatif
- Des fils électriques
- Deux potences
- Un voltmètre (ici relié à un ordinateur)
Protocole expérimental :
Nous suspendons les deux bobines aux potences,
placées l'une en face de l'autre. Nous relions une bobine
au générateur, et une bobine au voltmètre.
Nous mettons le générateur sous tension.
Observations :
Nous observons que lorsque la première bobine est alimentée
par un courant alternatif, un courant se crée dans la deuxième,
de même fréquence que celui de la première bobine.
Conclusion :
Quand une bobine produit un champ magnétique variable,
cela génère un courant alternatif dans un objet métallique placé
à proximité de la bobine.
I. Fonctionnement des objets
B. Plaque à induction