DIY : Générer votre propre électricité

Do It Yourself

Un générateur est simplement un dispositif qui convertit l’énergie mécanique (elle-même issue du charbon, du pétrole, du gaz naturel, du vent, de l’eau, des réactions nucléaires ou d’autres sources) en énergie électrique. Nous décrivons ici comment utiliser des matériaux facilement disponibles pour fabriquer un générateur simple. Bien qu’il ne soit suffisamment puissant que pour allumer une petite ampoule de torche, il fonctionne selon les mêmes principes de base que les générateurs des centrales électriques qui fournissent l’électricité domestique.

Comment fonctionne un générateur

Lorsqu’un courant électrique circule dans un fil, il génère un champ de force magnétique tridimensionnel autour du fil, similaire à celui qui entoure un barreau aimanté. Les aimants sont également entourés d’un champ tridimensionnel similaire. On peut le « voir » en deux dimensions en saupoudrant de la limaille de fer sur une feuille de papier placée au-dessus de l’aimant. La limaille s’aligne le long des lignes de force magnétique entourant l’aimant.

Représentation bidimensionnelle du champ magnétique autour d’un barreau aimanté. Les flèches indiquent la direction des lignes de force magnétique. Le N (nord) et le S (sud) indiquent les pôles de l’aimant, où les lignes de force sont concentrées. Le pôle nord de l’aimant repoussera le pôle nord d’une boussole ou d’un autre barreau aimanté, tandis que son pôle sud attirera le pôle nord d’une boussole ou d’un autre barreau aimanté.

Le générateur le plus simple se compose simplement d’une bobine de fil et d’un barreau aimanté. Lorsque vous poussez l’aimant au milieu de la bobine, un courant électrique est produit dans le fil. Le courant circule dans un sens lorsque l’aimant est enfoncé, et dans l’autre lorsque l’aimant est retiré. En d’autres termes, un courant alternatif est produit. Si vous maintenez l’aimant absolument immobile dans la bobine, aucun courant n’est produit. Une autre façon de produire le courant serait de faire tourner l’aimant à l’intérieur de la bobine, ou de faire tourner la bobine autour de l’aimant.

Cette méthode de production d’électricité, appelée induction, a été découverte par Michael Faraday en 1831. Il a constaté que plus les aimants étaient puissants, plus il y avait de tours de fil dans la bobine, et plus le mouvement de l’aimant ou de la bobine était rapide, plus la tension produite était importante. Faraday a également observé qu’il était plus efficace si la bobine était enroulée autour d’un noyau métallique, car cela permettait de concentrer le champ magnétique.

Tension et courant

Que signifient les termes électriques tension (mesurée en volts) et courant (mesuré en ampères, souvent abrégé en ampères) ? Imaginez que le courant électrique circulant dans un fil conducteur soit comme des voitures circulant sur une autoroute. L’autoroute est le fil et la tension est la vitesse à laquelle les voitures se déplacent. Le courant correspond au nombre de voitures qui passent par un point donné chaque seconde.

Lorsqu’un courant circule dans un fil, l’énergie électrique est convertie en d’autres formes d’énergie, comme la chaleur dans un élément chauffant, la lumière du filament d’une ampoule ou le son d’un haut-parleur. Le courant électrique peut également être transformé en énergie mécanique, comme c’est le cas dans un moteur électrique. Un moteur n’est donc qu’un générateur fonctionnant à l’envers.

Fabrication de votre propre générateur

Ce dont vous aurez besoin

• Carton
• Un clou en fer de 15cm de long avec un diamètre de 6mm et une grosse tête
• Un boulon de 8-10cm de long avec un diamètre de 6mm, et un écrou
• 25m de fil de cuivre émaillé (30 swg ou environ. 0,3mm de diamètre)*
• E825 aimant à bouton éclipse (avec un trou de fixation)*
• 6V, 0.06A ampoule de torche et support d’ampoule*
• un rouleau de ruban isolant*
• une perceuse à main

* Disponibles dans les magasins de bricolage, ou les magasins d’électronique.

un générateur simple

Que faire

Votre générateur sera constitué d’une bobine maintenue à proximité d’un aimant en rotation.

1. Découpez deux disques en carton d’environ 3 cm de diamètre, et faites un trou de 4-5 mm au centre de chacun. Insérez le clou dans le trou et poussez un disque jusqu’à sa tête. Recouvrez les 2 à 3 cm suivants de la surface du clou avec quelques couches de ruban isolant.
2. Glissez l’autre disque jusqu’à ce qu’il bute contre le ruban, puis enroulez davantage de ruban de l’autre côté pour le fixer en position de sorte que les disques de carton ne soient pas espacés de plus de 2 à 3 cm. Déroulez environ 30 cm de fil de la bobine pour former un fil de la bobine, et commencez à enrouler le fil restant autour du ruban isolant entre les deux disques en carton. Pour garder une trace, il peut être utile de faire une marque sur un morceau de papier après chaque 100 tours. Le nombre de tours n’est pas critique, mais plus il y en a, mieux c’est ; 1 500 devrait suffire.
3. Après avoir recouvert le clou d’une seule couche de tours, continuez à construire des couches les unes sur les autres. Vous n’avez pas besoin de faire un travail particulièrement soigné.
4. Après environ 1 500 tours, laissez environ 30 cm de fil libre à l’autre extrémité, puis recouvrez les enroulements de ruban isolant. Retirez environ un cm de l’isolant des deux fils d’extrémité en grattant l’émail, et connectez-les au support de l’ampoule. Installez l’ampoule dans le support.
5. Passez le boulon dans le trou percé dans la base de l’aimant, et fixez-le en serrant l’écrou. Fixez le boulon dans le mandrin d’une perceuse à main. Ensuite, fixez l’extrémité pointue du clou dans un étau (ou entre deux livres lourds) de façon à ce qu’elle soit horizontale. Amenez l’aimant à environ 1 mm de la tête du clou, qui doit être légèrement décentrée par rapport au centre de l’aimant en rotation. Veillez à ce que l’écart entre l’aimant et la tête de clou soit aussi faible que possible, mais pas trop proche pour qu’ils se touchent. Une astuce ici consiste à appuyer la main qui tient la partie fixe de la perceuse sur le plateau de la table afin qu’elle soit aussi stable que possible.

   Tournez la poignée de la perceuse aussi vite que possible et l’ampoule devrait s’allumer. Produire de l’électricité est vraiment aussi simple que cela !

Les générateurs dans les vélos et les voitures

Les voitures ont besoin d’une alimentation en courant continu pour faire fonctionner l’allumage, les lumières, les essuie-glaces, etc. Ce courant est généré par un alternateur qui est couplé mécaniquement au moteur. Un dispositif appelé redresseur est utilisé pour convertir le courant alternatif de sortie en courant continu. Un régulateur doit également être installé pour contrôler le courant, afin que la tension de sortie de l’alternateur continue à correspondre à la tension de la batterie du véhicule lorsque le régime du moteur change.

Une dynamo sur un vélo, qui produit de l’électricité lorsque vous pédalez, est un autre exemple de générateur. Sa conception de base est exactement la même que celle du générateur maison décrit ci-dessus.

une dynamo de vélo

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