Électricité & Magnétisme · AP Physique C
Simulateur d’alternateur et de tension sinusoïdale
Simuler les alternateurs à courant alternatif: armature tournante avec deux cycles de glissement continu, EMF instantané e = NBS-S·sin(-), plan neutre (flux maximum, EMF zéro) par rapport au plan de pic.
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- Pas d'inscription
- Dérivés vivants
- Mode projecteur
- Imprimer la feuille de travail
Étape de simulation 3D● 60 FPS
Contrôles des paramètres
RPM
T
m²
virages
°
Dérivations et métriques en direct
EMF de pointe
--
Tension efficace RMS
--
Fréquence CA f
--
Période d'onde T
--
EMF instantanée e = Em·sin
--
Calcul de la formule en temps réel
Formule de calcul:
--Substitution:
--Régime : --
Exemples travaillés et question d'examen Plongée profonde
Problème travaillé
Problème : La tension du réseau chinois est de 220V 50Hz. Écrivez la formule de tension instantanée. Trouver la période et les retournements de direction par seconde.
Dérivation étape par étape :
- Hauteur maximale Um = 220*sqrt(2) = 311V. ω = 100π. Formule: u = 311*sinus(100πt) V. Période T = 0.02s. Inverse deux fois par cycle = 100 times/seconde.
Problème travaillé
Problème : Quand une bobine tourne parallèlement aux lignes de champ magnétique, qu'est-ce que le flux magnétique et l'EMF induit?
Dérivation étape par étape :
- Parallèlement au champ: flux magnétique à travers la boucle Φ = 0. Cependant, le conducteur coupe le champ à une vitesse maximale de 90°, de sorte que l'EMF induit est au maximum (Em = NBS).
Feuille de travail et problèmes de pratique
Q1. Variante 1 : Quand doit-on utiliser les valeurs de RMS, de pic ou de CA moyenne dans les calculs?
Clé de réponse : RMS: chauffage, puissance, lectures de compteurs. Peak: désactivation du condensateur limites diélectriques. Moyenne: calcul de la charge totale transportée (q = NΔΦ/R).
Q2. Variante 2 : Comment la valeur effective RMS de l'AC est-elle définie par l'équivalence thermique de Joule ?
Clé de réponse : L'équivalent DC qui produit la chaleur Joule identique dans une résistance égale sur une période. Pour les ondes sinusoïdales pures, U_rms = U_peak / sqrt(2).
Q3. Variante 3: Comment l'alternateur AC double anneaux de glissement complet diffère-t-il fondamentalement des commutateurs à anneaux séparés en courant continu?
Clé de réponse : Les anneaux de glissement continus alternés produisent directement le courant sinusoïdal alternatif natif. Les commutateurs à courant continu corrigent mécaniquement la direction du courant.
Foire aux questions et idées fausses
Le ménage est-il 220V AC ou DC? Que se passe-t-il si l'on mesure à l'aide d'une échelle de voltmètre à courant continu?
AC (220V RMS, pic de 311V). Un voltmètre à courant continu lit le zéro net moyen sur les cycles de 50Hz tout en vibrant violemment, ce qui risque de causer des dommages mécaniques aux compteurs.
Pourquoi les réseaux électriques standard convergent-ils sur 50Hz/60Hz plutôt que sur des fréquences beaucoup plus ou moins élevées?
Les fréquences inférieures à 50Hz provoquent un clignotement de lampe perceptible. Les fréquences au-dessus de 60Hz augmentent considérablement les pertes inductives et les radiations.
Est-ce que les turbo-générateurs de grandes centrales tournent les bobines ou les aimants?
Ils tournent le champ magnétique (rotor) avec des bobines d'armature fixes (stator) pour éviter de prendre des milliers d'ampères à travers des anneaux coulissants.
Qu'est-ce que la puissance en courant alternatif en 3 phases? Quel est le décalage de phase entre les trois lignes en direct?
Trois bobines de stator identiques espacées de 120° dans l'espace génèrent 3 tensions CA avec une amplitude et une fréquence identiques compensées par 120° (2π/3).