Apprendre l'électronique. Leçon 7: Le diviseur de tension et l'oscillateur commandé en tension

Les bobines

On a couvert les résistances, les condensateurs, et on s’attaque maintenant au 3ᵉ composant passif fondamental de l’électronique : la bobine. Lorsqu’un courant traverse ce composant, cela génère un champ magnétique.

Une bobine est généralement constituée d’un noyau vide ou composé de matériau ferromagnétique dont l’objectif est d’améliorer le champ magnétique généré.

Fonctionnement

Deux comportements majeurs découlent de l’usage d’une bobine. Si vous faites passer du courant au travers d’une bobine celle-ci génère alors un champ magnétique. Sous tension, accompagnée d’un noyau ferromagnétique, celui-ci se transformera alors en électro-aimant. À l’inverse, le mouvement d’un aimant proche d’une bobine entraînera la génération d’électricité due au mouvement des électrons.

Concentrons-nous sur la mécanique interne d’une bobine lorsque celle-ci est traversée par un courant.

Lors des premières millisecondes, le champ magnétique passe de nul à maximum. Pendant cette transition, l’expansion du champ traversant la bobine va générer un courant au sein même de la bobine. Ce courant s’oppose au courant traversant la bobine et agit telle une résistance. Dès que le magnétisme est à son maximum, la bobine n’oppose alors plus de résistance. Ci-dessous, l’illustration (A) montre le retard du courant à la mise sous tension et s’estompe avec le temps.

Si maintenant, à chaque fois que le magnétisme est à son maximum, vous inversez les polarités du dipole, alors le champ magnétique s’effondre, puis s’inverse à son tour. Cela aura pour effet de renouveler la génération du courant qui s’oppose. Multipliez ainsi les changements de polarité et augmentez la cadence comme avec un courant alternatif, et vous obtenez alors une résistance continue. L’illustration (B) montre le renouvellement constant de l’impédance transitoire.

La “résistance dynamique” d’une bobine s’appelle en réalité la Réactance et varie en fonction de la fréquence d’inversion des pôles. À haute fréquence, la réactance tend vers l’infini et le circuit pourrait presque être considéré comme ouvert. La réactance se mesure en Ohms.

Basée sur le passage du courant, une bobine, c’est pour ainsi dire, l’inverse d’un condensateur : elle s’oppose au courant alternatif (AC) et laisse passer le courant continu.

Usages

En outre de sa capacité à devenir un électro-aimant, la bobine pourra servir de filtre électronique et séparer certaine fréquence. On les retrouve dans les transformateurs, les convertisseurs, les moteurs, les générateurs électriques et certaines applications de chauffe comme la soudure à induction ou les plaques de cuisson à induction.

Mesure et symboles

On mesure l’inductance d’une bobine avec l’unité du Henry (H) et les valeurs mesurées sont généralement comprises entre 1 micro henry (1µH) et 20 henry (20H). L’inductance représente le champ magnétique mesuré.

Aspect crucial qui différencie la Réactance d’une bobine par rapport à la Résistance habituelle d’une résistance, vient du fait que la bobine stocke temporairement l’énergie et la restitue au circuit là où la résistance gaspille l’énergie en chaleur.

Pour vous aider à déterminer les propriétés d’une bobine, vous pouvez utiliser la “Règle de la main droite”.

En plaçant votre main dans le sens de l’enroulement et votre pouce dans l’axe du noyau, vous pouvez connaître les polarités de votre dipôle.

Il existe au moins une soixantaine de symboles pour la bobine et ses différents types de matériaux utilisés. Voici 3 d’entre eux que vous pourrez régulièrement croiser.

Lorsque vous coupez le courant qui traverse une bobine, l’effondrement du champ magnétique génère une surtension de coupure pouvant atteindre plusieurs centaines de volts. Il est donc d’usage de placer une diode de protection capable de supporter une telle charge et qui déchargera la bobine de façon sûre.

Conclusion

La bobine est présente un peu partout, y compris dans des composants que nous avons déjà abordés, comme dans la vidéo sur le relais électrique. Elle atténue naturellement les hautes fréquences et sera la star des filtres passe-bas que nous couvrirons dans une leçon ultérieure.