Réversibilité des machines électromagnétiqaes. — Nom

avons déjà vu que la machine Gramme, présentée d*abord dans ce cours comme un moteur électrique, peut aussi servir d'electiomoteur, c'est-à-dire, fournir des courants, produits par in(^o^ tion, quand on mel l'anneau en rotation au moyen d'une force motrice quelconque, et qu'on réunit par un conducteur les deux balais. Nous reviendrons bientôt sur le fonctionnement de cette machine à ce point de vue; nous ne faisons, maintenant, que signaler cette double propriété d'être un moteur on oo électromoteur.

11 en est de même de la roue de Barlowou de la roue de Faradaj. que nous avons déjà envisagée comme moteur (Chap. II, n*29): il suffit de faire tourner à la main un de ces appareils, après iToir réuni les deux bornes à celles d'un galvanomètre, pour conslatier la production d'un courant continu, qui dure autant que la rotation et qui change de sens avec celle-ci.

Cette réversibilité des machines, utilisables soit comme moteurs «îieclriques, soit comme électromoteurs, est un fait général qu'on | peut préciser de la façon suivante :

Tout moteur électrique, dans lequel la force motrice est dut à des actions électronia gnétiques , produites par un champ magnétique constant sur un conducteur parcouru par un courant, est aussi un électromoteur. Il suliit. de réunir au moyen d'un fil métallique les bornes qui, précédemment, communiquaient avec les pôles d'une pile pour qu'en faisant tourner la machine on obtienne un courant d'induction; les bornes de la machine soni les pôles de V électromoteur.

En outre, plus r appareil, fonctionnant cornme moteur, fournit, pour une même intensité du courant, une grande puissance, plus est grande la force électromotrice de Vapparél fonctionnant comme électromoteur,

11 est facile de déinonlrer celle réversibilité en s'appuj^nl sur la formule de Ncumann. Considérons, en effet, un moteur ëlec-

ALKCTROllOTKDns. — '

B6 du ly\if: envisagé, I; Itit conducteur parcouru par le com-i pip magnétique; il en résulte une var rut) travers des spires et la création d'i puction fournie par la formule de Nei

ÉLECTBtOrB Dr 1

! Gramme, par exemple. Le se déplace dans un m du flux d'inducforce éleclromolricu

Fêlant le travail accompli par la force éleclromagnétiqiic pci

; temps (// et t l'intoiisité du courant. Or, la puissance t

Bur P est i chaque instant, par définition, égale à -j- . on

ppelons maintenant que la force électro motrice d'induction,

un m^me déplacement d'un circuit dans ud champ magné-

H, reste la môme quelle que soit la cause qui détermine le

lement on l'intensité du courant (I' est proportionnel à i).

lite, lorsqu'on remplace la pile dans le circuit extérieur par

i conjonctif et qu'on donne aux spires enroulées sur l'anneau

léplaccment identique au précédent, au moyen d'une force

e extérieure, la force éleclroinotrice d'induction obtenue est

machine est devenue un électromoteur, et sa force

-omolrice E est proportionnelle à la puissance P de l'appareil

tioDDant comme moteur, pour une intensité i donnée, d'après

btion (3).

Umparons maintenant le sens du courant fourni par l'électru-

[Ur arec celui du courant qui faisait tourner le moteur dans le

. La loi de Lenz nous apprend que l'appareil fonction-

i comme électrumoteur est traversé par un courant induit de

1 tel que les forces électromagnétiques qui en résultent tendent

ipposerau mouvement; elles sont donc d'un sens contraire à

î qu'elles avaient dans le moteur; par conséquent, le courant

lit de l'éleciromolenr est aussi de sens inverse à celui du cou-

:ulait dans le moteur pour lui donner le même sens de

Puisque les forces électromagnétiques s'opposent au mouvement de la partie mobile dans Télectromoteur, elles accomplisseol un travail résistant qu^il faut vaincre. Aussi le travail moteur à dépenser doit-il être égal au travail des forces électromagnétiques et même un peu supérieur à cause des frottements. Ces frottements sont, du reste, très faibles dans les machines bien cootruites.

On peut vérifier expérimentalement ces résultats au mojeo d'une petite machine Gramme actionnée à la main. Tant que celle-ci fonctionne en circuit extérieur ouvert, un effort insignifiant suffit à imprimer à son anneau un mouvemeot de rotation, car il ne s'exerce aucune force électromagnétique sar les spires; mais, dès qu'on ferme le circuit extérieur par un fil conjonclif, cet effort devient considérable à cause des forces électromagnétiques qui s'opposent au mouvement et que l'on doit surmonter.

L'expression du travail de ces forces pendant un temps infiniment petit dt nous est fournie par la relation (i), dans laquelle il faut remplacer i par — i, à cause du changement de sens du courant; on en tire

(3) d\\=zEidt.

Or, on sait que le produit Kidt de la force électromotricc d induction par la quantité d'électricité i dt écoulée pendant le temps dt représente l'énergie électrique fournie par l'électromoteur pendant ce temps; on voit que cette énergie est égale au travail fourni à la machine pendant le même temps, abstraction faite du travail destiné à vaincre les frottements ou converti en chaleur par les |)hénomènes d'hystérésis ou les courants de Foucault Ainsi s'explique l'origine de l'énergie électrique d'un électromoteur : elle provient du travail mécanique dépensé^ tandis que l'énergie électrique d'un élément de pile hydro-électrique résulte principalement d'une diminution d'énergie chimique de la pile et que l'énergie électrique d'une pile thermo-électrique est la conséquence d'une destruction de chaleur.

La puissance mécanique P, absorbée par suite du travail négatif des forces électromagnétiques agissant sur les spires, est

nnée par

) P^^ = Ei (1).

ile est égale à la puissance électrique E/ de rélectromoleur quolienl de Ténergie électrique fournie par le temps). La puisiance mécanique du moteur qui actionne Télectromoteur doit lui être légèrement supérieure à cause des frottements de l'hystérésis el des courants de Foucault. On conçoit ainsi que le fonctionnement des grands électromoteurs industriels exige Temploi de machines motrices considérables (turbines hydrauliques, machines à vapeur).

Considérons un moteur électrique qui, comme la machine Gramme, possède un mouvement de rotation continuellement de inémesens quand il reçoit des courants de même sens. Dans ce cas, le courant que la machine fournit quand elle fonctionne comme électromoteur, étant, ainsi que nous Tavons vu, de sens contraire i^ celui qu'il reçoit comme moteur pour lui donner même sens de rotation, est toujours de même sens : l'électromoteur fournit un courant continu. La force électromotrice E de l'électromoteur reste constante quand la vitesse ne varie pas, si la puissance P est constante aussi dans l'emploi de la machine comme moteur en lui fournissant un courant invariable [relation (2)]; c'est encore le cas delà machine Gramme.

Les relations (2) et (4) nous montrent que la puissance méca- *^qae ou électrique d'une machine, fonctionnant comme moteur On éleclromoteur, se compose de deux facteurs E el i. Une même p^sance peut donc être obtenue de manières différentes, par temple, en employant des forces électromotrices faibles et des Courants intenses, ou, inversement, des forces électromotrices S>^ndes et des courants de faible intensité.