Les moteurs et les générateurs sont des dispositifs électromagnétiques. Ils ont des boucles de transport de courant qui tournent dans des champs magnétiques. Ce champ magnétique qui change rapidement produit des forces électromotrices, appelées emfs ou tensions. Les moteurs électriques et les générateurs sont l'opposé l'un de l'autre. Les moteurs électriques convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique, tandis que les générateurs électriques convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique.

Construction

Les moteurs électriques et les générateurs ont des boucles qui tournent continuellement dans un champ magnétique. Les boucles sont enroulées autour d'un noyau de fer appelé une armature qui rend le champ magnétique à l'intérieur d'eux plus fort. Le courant dans les boucles change de direction, provoquant une rotation constante de l'armature et donc des boucles. Le changement de direction des boucles provoque la génération d'une force électromotrice induite.

Emf est l'abréviation de force électromotrice. Ce n'est pas une force, mais c'est la différence de potentiel entre les bornes d'un appareil qui transforme une forme d'énergie en énergie électrique. Une batterie, par exemple, convertit l'énergie chimique en énergie électrique, et est donc une source de force électromotrice. Une différence de potentiel est une tension.

La force électromotrice créée par le mouvement des boucles augmente d'autant plus rapidement que le champ magnétique change. C'est la Loi d'Induction de Faraday, du nom de son découvreur, le célèbre physicien Michael Faraday.

Générateurs AC

Les générateurs CA sont opposés aux moteurs, car ils convertissent l'énergie mécanique en énergie électrique. L'énergie mécanique est utilisée pour faire tourner les boucles dans le champ magnétique, et la force électromotrice générée est une onde sinusoïdale qui varie dans le temps. La vapeur produite à partir de combustibles fossiles tels que le charbon, le pétrole et le gaz naturel est une source courante dans des pays comme les États-Unis. En Europe, la fission nucléaire est utilisée pour créer de la vapeur. Dans certaines centrales hydroélectriques, comme celles que l'on trouve à Niagara Falls, la pression de l'eau est utilisée pour faire tourner les turbines. Les turbines sont des rotors avec des ailettes ou des lames. Le vent et l'eau ne sont pas couramment utilisés comme combustibles fossiles pour les sources d'énergie mécaniques parce qu'ils ne sont pas aussi efficaces et plus coûteux.

Moteurs à courant alternatif

Les moteurs à courant alternatif convertissent l'énergie électrique en énergie mécanique. Un courant alternatif est utilisé pour faire tourner les boucles dans le champ magnétique. La plupart des moteurs à courant alternatif produisent le courant en utilisant l'induction. Un électro-aimant provoque le champ magnétique et utilise la même tension que les bobines.

Moteurs CC et générateurs

Les moteurs et générateurs CC sont similaires à leurs homologues AC, sauf qu'ils ont une bague fendue. appelé un commutateur. Le commutateur est fixé à des contacts électriques appelés brosses. Le changement de direction du courant à travers le commutateur provoque la rotation de l'induit et donc des boucles. Le champ magnétique dans lequel l'induit tourne peut être un aimant permanent ou un électroaimant. Les générateurs DC ont une force électromotrice générée en courant continu.

Les moteurs comparés aux générateurs

Tous les moteurs sont des générateurs. La force électromotrice dans un générateur augmente son efficacité, mais une force électromotrice dans un moteur contribue au gaspillage d'énergie et à l'inefficacité de ses performances. Une force contre-électromotrice est une résistance au changement dans un champ magnétique. Une emf arrière apparaît dans un moteur après l'avoir allumé, mais pas immédiatement. Il réduit le courant dans la boucle et augmente au fur et à mesure que la vitesse du moteur augmente. Cela entraîne également une augmentation des besoins en énergie du moteur, en particulier sous des charges très importantes.