Qu’est-ce qu’un inducteur ?
Un inducteur (anglais : inductor ou inductor coil) est un composant électronique, une bobine de fil conducteur enroulée autour d’un noyau magnétique tel que le fer.
Il s’agit d’un composant électronique de base, comme les résistances, les diodes et les condensateurs, et il est utilisé dans une grande partie des équipements électroniques. Les inducteurs ont plusieurs fonctions caractéristiques.
Lorsqu’un courant tente de passer à travers l’inducteur, il interfère avec ce flux, et inversement, lorsque le courant tente de diminuer, il tente de l’augmenter. Il tente également de bloquer le passage des signaux à haute fréquence.
Grâce à ces caractéristiques, les inductances sont utilisées dans une large gamme d’applications telles que les voitures, les équipements de communication et les instruments de précision pour éliminer le bruit et sélectionner les signaux nécessaires dans les circuits des équipements électroniques.
Utilisations des inducteurs
Les inducteurs sont largement utilisés dans les circuits électriques et électroniques et constituent l’un des composants essentiels de l’industrie. Voici quelques exemples d’applications des inductances :
1. Alimentation à découpage
La prise de courant de nos maisons fournit une tension de 100 V CA, mais de nombreux circuits électroniques fonctionnent en courant continu. Un dispositif qui convertit le courant alternatif en courant continu est appelé alimentation à découpage. Les alimentations à découpage contiennent un inducteur.
Les inducteurs sont utilisés pour leur propriété d’empêcher les variations soudaines du courant, de lisser le courant et d’éliminer les bruits haute fréquence indésirables.
2. Utilisation comme transformateur
Deux inducteurs sont généralement utilisés dans les transformateurs. Lorsqu’une tension est appliquée à la bobine du côté de l’entrée, un champ magnétique est généré dans la bobine, qui est induit dans l’inducteur du côté de la sortie. Les inducteurs du côté de la sortie reçoivent le champ magnétique et génèrent une tension.
De cette manière, l’énergie électrique à haute tension du côté de l’entrée est convertie en énergie électrique à basse tension du côté de la sortie. La tension peut être ajustée en modifiant le nombre de tours du conducteur dans l’inducteur.
3. Equipements de télécommunications
Les inducteurs sont également utilisés dans les circuits de communication. Les circuits de réception radio, par exemple, comportent des bobines intégrées qui amplifient le signal reçu en faisant passer les ondes radio reçues à travers la bobine.
Les équipements de communication peuvent également utiliser des inducteurs dédiés aux circuits à haute fréquence, connus sous le nom de noyaux toroïdaux. Ces inducteurs empêchent les fuites de flux magnétique et peuvent produire une inductance efficace dans la bande de fréquence souhaitée.
Principe des inducteurs
Un inducteur est constitué d’un fil de cuivre enroulé en forme de spirale. Des matériaux ferromagnétiques tels que le fer ou la ferrite peuvent être insérés au centre des enroulements, ce qui permet une miniaturisation au prix d’une augmentation du poids.
Selon la règle de Fleming, lorsqu’un courant traverse un inducteur, un champ magnétique est généré et converti en énergie magnétique. Plus le nombre de spires est élevé et plus le diamètre est petit, plus le flux magnétique est important et donc plus l’énergie magnétique est élevée.
Lorsqu’un courant alternatif traverse l’inducteur, le champ magnétique change en fonction de la fréquence. Cette variation du champ magnétique génère une force électromotrice, qui est la force électromotrice auto-induite. L’ampleur de la force électromotrice auto-induite varie en fonction de la taille de l’inducteur et du nombre de tours du conducteur, et est appelée inductance, en utilisant l’unité Henry (H). L’inductance a pour effet d’entraver la vitesse de variation temporelle du courant.
L’insertion d’une inductance dans un circuit à courant alternatif entraîne un retard de phase. Lorsqu’une inductance est insérée dans un circuit à courant continu, elle interrompt le courant pendant la période transitoire et maintient le courant après la coupure de l’alimentation.
Types d’inducteurs
Voici quelques exemples de types d’inducteurs :
1. Bobine à noyau d’air
Une bobine à noyau d’air est un inducteur dont la partie centrale est creuse. La forme libre du fil enroulé autour de la bobine permet d’augmenter l’auto-induction. Cependant, les bobines à air ont tendance à être de grande taille et ne sont pas souvent utilisées, sauf dans les applications à haute fréquence.
2. Bobines à noyau de fer
Une bobine à noyau de fer est un inducteur dont le centre est constitué d’un noyau de fer. Le noyau de fer augmente l’auto-induction et peut supporter de grandes quantités de puissance. Elles peuvent également être réduites en taille et sont donc utilisées dans une large gamme d’applications.
3. Inducteurs à noyau de ferrite
Les inducteurs à noyau en ferrite sont des inducteurs dont le noyau est constitué d’un matériau magnétique appelé ferrite. La ferrite a une perméabilité magnétique élevée à haute fréquence, ce qui la rend appropriée pour les circuits à haute fréquence. En fonction du matériau du noyau, ils peuvent également être conçus comme des inducteurs pour une gamme de fréquences spécifique.