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Dossiers-Conseils > Fonctionnement d'une auto > Le moteur électrique 07/02/2015

Fonctionnement du moteur électrique

Les autos électriques faisant (certes difficilement) partie de plus en plus de notre quotidien, il était donc temps de se pencher sur le fonctionnement d'un moteur électrique. Voyons donc le principe général de cette technologie qui pourtant ne date pas d'hier ...



Attention, en réalité le courant va du - vers le + . En fait c'est assez compliqué car par convention il a été décidé (sans pouvoir le vérifier à l'époque) qu'il irait du + vers le - . Hélas, avec les avancées modernes, on s'est aperçu que les électrons allaient dans le sens inverse. Pas de bol !
Le système est réversible : si l'on bouge l'aimant manuellement, cela génère un courant électrique dans la bobine. On peut alors echarger la batterie ...

L'électricité c'est quoi ?

Essayons un peu de vulgariser le principe, en évitant si possible de faire grincer des dents les spécialistes de la physique (qui sont d'ailleurs les bienvenus pour ajouter des commentaires).

L'électricité est incarnée par les électrons, ou plutôt leur mouvement dans un matériaux conducteur. Un électron est une "chose" qui est à la fois une particule et une onde (ça se comporte à la fois comme une bille et comme une vague ... Donc une onde. Les scientifiques eux-mêmes ont du mal à cerner tout ça), tout comme la lumière qui est incarnée par les photons (à la fois particule et onde). Sachez aussi que le fait d'observer un électron a un effet sur sa manière de se comporter (une des plus grandes énigmes scientifique de notre époque ! Et pour le coup les scientifiques sont à la limite de la dépression ...)

Présents partout, ils forment aussi la "coquille" des atomes en tournant très rapidement autour du noyau (sur différentes couches superposées). Selon le nombre d'électrons qui tournent autour du noyau, l'objet sera alors conducteur ou non (c'est ce qui fait que le bois n'est pas conducteur alors que le fer oui). Sachant aussi que le noyau est composé de protons de charge positive et que les électrons sont de charge négative. Tout atome cherchera donc à s'équilibrer pour que le positif et le négatif soient égaux, ce qui fait que certains électrons situés sur la dernières couche de la "coquille" (qu'on définit de libres) peuvent se balader d'une couche d'atome à l'autre.


Voici un fil de cuivre et ses atomes qui le composent. En vert les noyaux et en rouge les électrons qui tournent autour (en réalité, cela est simplificateur, car en vrai le phénomène est plus qu'étrange ... Mais il faut bien trouver un moyen de comprendre pour notre pauvre petit cerveau). Quand un électron quitte un atome pour un autre, un autre électron (qui vient aussi d'un autre atome) vient le remplacer. Il y a donc un flux (et même un courant !) qui provoque une force électromagnétique. Force que l'homme va se servir pour provoquer un mouvement grâce à un aimant (sensible à la force électromagnétique justement)



C'est donc en faisant bouger ces électron dans un sens (grâce aux bornes + et - d'un pile ou grâce à un aimant en mouvement), en allant d'un atome à l'autre, qu'on obtient une force exploitable. Et même mieux, c'est réversible !
Plus il y a d'électrons qui passent, plus la résistance est grande. Et plus elle est grande, plus cela provoque de la chaleur, c'est le principe de l'ampoule.

Exploiter les électrons

Grâce à des matériaux conducteurs et l'électron, on peut commencer à entrevoir le moteur électrique ...


En utilisant la force magnétique produite par un aimant, on peut faire bouger les électrons libres situé sur la dernière couche des atomes de cuivre d'un fil. De ce fait, le mouvement d'un aimant à côté d'une bobine de cuivre provoque un courant électrique (vous savez maintenant ce qu'est un alternateur). Il faut cependant que le circuit de la bobine de cuivre soit fermé, et non pas ouvert, car il faut que le chemin revienne sur lui-même pour qu'il y ait une boucle. Dans le cas contraire, le courant est bloqué dans le matériaux et ne peut circuler.
Et vous savez quoi ? Si je fais l'inverse : envoyer du courant électrique dans la bobine (toujours située à côté de l'aimant) fera tourner l'aimant ! Voila pourquoi je parlais de phénomène réversible. Récupérer l'énergie grâce à un mouvement est donc tout bête (après il faut pouvoir stocker l'énergie dans une batterie).

Donc pour résumer, j'arrive à faire bouger un aimant grâce au courant qui passe dans une bobine de cuivre située à côté. Cela en raison du champs magnétique généré par l'électricité qui circule dans le fil de cuivre (qui se propage aux alentours, à l'extérieur du fil). Car quand de l'électricité circule dans une bobine de cuivre, cela la transforme en aimant ! Donc cet "aimant électrique" (appelé électroaimant) pourra faire bouger l'autre "aimant statique" situé à proximité.
Au final, il me reste deux moyens de générer du courant, soit je fais mouvoir un aimant (dans ce cas je dois pédaler ...) ou alors je branche la bobine à une batterie qui m'envoie du courant. Bien évidemment, c'est la deuxième solution qu'on retrouve dans les voitures électriques.

Pas d'usure ?

La fiabilité des moteurs électriques semblent donc quasi infaillible car il n'y a pas de frottement ni d'usure puisque c'est un champs magnétique qui provoque le mouvement. Les mécanos peuvent trembler si les autos électriques se généralisent ...
Toutefois, il faut bien un palier/roulement pour générer le mouvement rotatif. Et c'est donc principalement là que se situe l'usure (comme quand un alternateur a son palier de défectueux).

Au final, un moteur électrique est mille fois plus simple qu'un moteur thermique doté des dizaines d'éléments complexes qui doivent être synchronisés.

Tous les commentaires et réactions

Dernier commentaire posté

Par Aston (Date : 2016-06-27 19:29:01)

J'aimerais savoir qu'est ce qui lance la bobine dans un premier temps? Par la suite c'est l'aimant qui lui permet de tourner sans cesse, mais la premier mouvement ?

Il y a 3 réaction(s) sur ce commentaire :

  • Par Wanu1966 TOP CONTRIBUTEUR / MECANO (2016-06-27 20:13:35) : Expliquez vous plus clairement, une bobine tourne en fonction du régime moteur pour alimenter chaque cylindre !
  • Par burton78 (2016-08-30 11:01:22) : Je pense qu'Aston parle d'un moteur électrique qui possède aussi une bobine... Le champ magnétique créé par le bobinage (rotor) est décalé par rapport aux aimants (stator) c'est ce qui fait tourner le moteur ..; donc besoin de rien d'autre pour le démarrer !
  • Par Aston (2016-08-30 11:32:52) : Oui en effet c'est de cela que je parlais, merci pour votre reponse

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