LA DYNAMO

Définition Une dynamo (ou générateur électrique) est un appareillage qui convertit l'énergie du mouvement en un courant électrique..

Le Principe Le concept fut inventé par Michael Faraday (1791-1867). Fils d'un pauvre forgeron, Faraday était apprenti chez un relieur.  Il acquit la plupart de ses connaissances grâce aux livres destinés à la reliure. Il devint l'un des grands savants anglais. Faraday découvrit qu'en déplaçant un aimant près d'un circuit électrique fermé, ou en changeant le champ magnétique qui passait à travers, un courant électrique pouvait être "induit" à circuler au travers de ce circuit . Cette"induction électromagnétique" reste le principe physique qui régit les générateurs électriques, les transformateurs et beaucoup d'autres appareils électriques.

Disque dynamo de Faraday Faraday montra qu'une autre manière d'induire du courant était de déplacer le conducteur électrique pendant que la source magnétique restait fixe. Ce fut le principe de son disque dynamo, qui était fait d'un disque conducteur tournant dans un champ magnétique (voir dessin), entraîné par une courroie et une poulie à gauche.  Le circuit électrique était ensuite refermé par des contacts fixes (balais) frottant le disque sur sa jante et sur son axe (voir sur le dessin à la diapositive suivante). Ce n'est pas une conception très pratique d'une dynamo (à moins que l'on cherche à générer de grands courants à basse tension) mais à l'échelle des phénomènes de l'univers, la plupart des courants sont, semble-t-il, produit par des mouvements de ce type. 

Disque dynamo de Faraday

L'expérience du pont de Waterloo Le conducteur d'électricité en déplacement de Faraday était un solide (c’est à dire un disque de cuivre), mais un fluide qui circule peut aussi créer de tels courants. Faraday était conscient de la possibilité de tels "dynamos fluides".  Selon ce principe, il essaya donc de mesurer le courant électrique généré par l'écoulement de l'eau de la Tamise au travers du champ magnétique terrestre .  Il tendit un câble à travers le pont de Waterloo (voir dessin), plongea ses extrémités dans le fleuve et essaya de mesurer le courant électrique induit (ligne incurvée de petites flèches sur le dessin). De petits voltages imputables à des processus chimiques l'empêchèrent d'observer l'effet recherché, mais l'idée y était.

L'expérience du pont de Waterloo

Champ magnétique et courant électrique Dans la dynamo de Faraday, le disque a besoin d'un champ magnétique en vue de produire un courant électrique.  Est-il possible que le courant qui est généré produise aussi le champ magnétique dont a besoin le processus de dynamo?  En résumé, ce fut le mécanisme proposé par Larmor pour rendre compte des phénomènes électromagnétiques dans les taches solaires .

Champ magnétique et courant électrique  A première vue cela ressemble au problème bien connu de l'oeuf ou de la poule. De même manière ici, pour produire un courant électrique, un champ magnétique est nécessaire, et pour produire un champ magnétique, on a besoin d'un courant électrique.

Champ magnétique et courant électrique Qui commença d'abord?  En fait, de faibles champs magnétiques sont toujours présents et s'amplifieront progressivement par le processus dynamo, ceci n'est donc pas un obstacle. On peut, par exemple, relier deux dynamos de Faraday, chacune fournissant le courant nécessaire pour créer le champ magnétique de l'autre.  Elles pourraient, en principe, former d'une façon plausible une dynamo auto excitée, puisant son énergie d'une force quelconque qui aurait fait tourner les disques.  Cependant, la question de savoir si une dynamo fluide pourrait imiter ce type de fonctionnement par exemple: des tourbillons d'écoulement fluide dans un réservoir de mercure liquide est une question bien plus difficile et prit des années à être résolue.