31.4: Inducteurs

Un inducteur, également connu sous le nom de self ou de bobine d'arrêt, est un composant de circuit créé pour avoir une inductance spécifique. Les inducteurs sont parmi les composants de circuit cruciaux utilisés dans l'électronique moderne, tout comme les résistances et les condensateurs. Ils servent de barrière contre les variations de courant dans un circuit. Un inducteur tend à supprimer les variations de courant dans un circuit alternatif plus rapidement que souhaité. Dans un circuit en courant continu, un inducteur aide à préserver un courant constant malgré les variations du champ électromoteur appliqué.

Bien que le champ électrique associé à l'effet d'induction magnétique soit non conservatif, il existe une différence de potentiel réelle entre les bornes de l'inducteur, causée par des forces électrostatiques conservatrices.

Une application courante de l'inductance est de permettre aux feux de circulation de détecter la présence de véhicules à une intersection routière. Un circuit électrique avec un inducteur est placé sur la route sous l'endroit où une voiture en attente s'arrêtera. Le corps de la voiture augmente l'inductance et le circuit se modifie, envoyant un signal aux feux de signalisation pour changer de couleur. De même, les détecteurs de métaux utilisés pour la sécurité des aéroports utilisent la même technique. Une bobine ou un inducteur dans le cadre du détecteur de métaux fait office d'émetteur et de récepteur. Le signal pulsé provenant de la bobine émettrice induit un signal dans le récepteur. Tout objet métallique sur le chemin affecte l'auto-inductance du circuit. Les détecteurs de métaux peuvent être réglés en fonction de la sensibilité et peuvent également détecter la présence de métal sur une personne.

Les inducteurs sont également essentiels dans les appareils d'éclairage fluorescents. Dans de tels appareils, le gaz qui remplit le tube est ionisé et brille en raison du courant qui circule depuis le câblage vers le gaz. Plus le courant est élevé, plus le plasma est fortement ionisé et plus sa résistance est faible. Si une tension suffisamment élevée est appliquée au plasma, le circuit en dehors du tube fluorescent peut être endommagé. Pour prévenir cela, un inducteur ou un ballast magnétique est connecté en série avec l'ampoule fluorescente, ce qui empêche le courant de dépasser ses limites.

Une inductance est un élément de circuit à deux bornes composé de bobines de fil. En raison du courant circulant dans le circuit, le flux magnétique passe à travers l’inductance.

Lorsqu'il y a un changement dans le courant passant à travers l'inductance, selon la loi de Faraday, une f.é.m. arrière est générée. Ce champ est le champ électrique non conservateur induit magnétiquement.

Étant donné que le champ non conservateur n’est non nul qu’à l’intérieur de l’inductance, son intégrale autour de la boucle entière peut être remplacée par son intégrale d’une borne à l’autre.

Par conséquent, les électrons libres sont accumulés sur l'une des bornes de l'inductance pour produire un champ électrique conservateur non nul.

Le champ électrique total est la somme de ces deux champs électriques. Si l’inductance a une résistance négligeable, une charge d’essai ne subit aucune force à l’intérieur. Par conséquent, le champ électrique total à l’intérieur des bobines doit être nul. Ainsi, le champ électrique non conservateur dans cette intégrale peut être remplacé par le négatif du champ électrique conservateur.

Cette intégrale est la différence de potentiel entre les bornes de l’inductance, qui est donnée par cette formule.