Les électro-aimants produisent le même type de champ magnétique qu'un aimant permanent, mais le champ n'existe que lorsqu'un courant électrique est appliqué à l'électro-aimant. La plupart des appareils électroménagers sont chargés d'électro-aimants sous forme de solénoïdes, ainsi que de moteurs, qui cliquent et bourdonnent pendant que les appareils font leur travail. Vous pouvez entendre ces systèmes fonctionner lorsqu'un appareil passe par son cycle automatisé, contrôlant des composants tels que des relais et des pompes.
Comment fonctionnent les solénoïdes
Lorsqu'un fil transporte un courant électrique, un champ magnétique se forme autour du fil, comme un cerceau autour d'une taille. Le champ s'inverse lorsque le courant s'inverse. Lorsque le fil est transformé en une bobine, les champs de toutes les spires s'additionnent pour former un grand champ magnétique combiné. Cette bobine chargée est appelée "solénoïde", bien que le solénoïde se réfère généralement à une pièce mécanique qui a un tel fil enroulé.
Lorsqu'un noyau de fer se trouve à l'intérieur de la bobine de fil, le champ magnétique de la bobine aligne les électrons en rotation des atomes de fer, augmentant considérablement la force du champ. Lorsque le noyau lui-même est un aimant permanent, le champ de la bobine peut l'attirer ou le repousser, selon le sens du courant dans la bobine.
Tâches courantes exécutées par les solénoïdes
Les solénoïdes peuvent libérer des loquets, permettant aux mécanismes à ressort de s'ouvrir; par exemple, lorsque vous poussez un levier de grille-pain vers le bas, vous comprimez un ressort. Pour éjecter automatiquement le pain grillé, un solénoïde libère le loquet et le pain grillé surgit grâce à l'énergie stockée par le ressort. Les solénoïdes actionnent les vannes d'eau dans les lave-vaisselle et les machines à laver; vous pouvez souvent entendre un clic un instant avant que l'eau ne commence ou ne s'arrête.
Les solénoïdes font partie des relais, qui sont des interrupteurs électriques. Par exemple, appuyer sur un bouton Démarrer sur un appareil envoie un courant électrique à un ou plusieurs solénoïdes, qui lancent des relais de la position désactivée ("ouvert") à la position activée ("fermée"), pour alimenter les systèmes dans le appareil. Souvent, le relais est à ressort pour revenir en position ouverte lorsque le courant vers le solénoïde est coupé.
Comment fonctionnent les moteurs électriques
Les moteurs électriques appliquent le principe d'un solénoïde, sauf que c'est la bobine qui se déplace, enroulée autour d'une armature en rotation et entourée d'aimants à l'intérieur du moteur. Certains moteurs, généralement de petits moteurs à courant continu dans les appareils alimentés par batterie, utilisent des aimants permanents. Les plus gros moteurs à courant alternatif pour les travaux plus lourds n'utilisent que des électro-aimants.
Le Edison Tech Center décrit plusieurs conceptions de moteurs électriques et leurs avantages pour diverses applications. Certains fournissent beaucoup de couple au démarrage, d'autres tournent à haute vitesse et d'autres tournent à des vitesses déterminées avec précision, pour des applications telles que les lecteurs de disque.
Tâches d'appareils ménagers effectuées par des moteurs électriques
Les moteurs électriques utilisent des électro-aimants pour alimenter chaque appareil ménager comportant des pièces rotatives. Ils fournissent un service allant du réfrigérateur et du robot culinaire au micro-ondes et à l'élimination des déchets. Un aspirateur typique a un moteur pour créer une aspiration et un autre pour faire fonctionner une brosse à tapis. Étant donné que les moteurs électriques consomment de grandes quantités d'énergie, ils sont commutés par des relais, de sorte que les interrupteurs marche/arrêt que vous utilisez n'ont pas besoin de conduire toute la puissance requise par les moteurs.