Pourquoi est-ce qu'un inducteur produit une haute tension et non un fort courant

Lorsqu'un inducteur s'effondre (par exemple, lorsque l'interrupteur du circuit de l'inducteur s'ouvre brusquement), il produit une tension élevée plutôt qu'un courant élevé. Cela peut être expliqué par les propriétés de base d'un inducteur et son mécanisme de stockage d'énergie. Voici une explication détaillée :

Propriétés de Base d'un Inducteur

La propriété fondamentale d'un inducteur peut être exprimée par la formule suivante :

où :

V est la tension à travers l'inducteur.

L est l'inductance de l'inducteur. dI/dt est le taux de variation du courant par rapport au temps.

Cette formule indique que la tension à travers l'inducteur est proportionnelle au taux de variation du courant. En d'autres termes, un inducteur résiste aux changements rapides de courant.

Stockage d'Énergie

Un inducteur stocke de l'énergie lorsque le courant circule à travers lui, et cette énergie est stockée dans le champ magnétique. L'énergie E stockée dans un inducteur peut être exprimée par la formule suivante :

où :

• E est l'énergie stockée.

• L est l'inductance.

• I est le courant qui circule à travers l'inducteur.

Lorsque l'Interrupteur S'ouvre

Lorsqu'un interrupteur dans le circuit de l'inducteur s'ouvre brusquement, le courant ne peut pas instantanément tomber à zéro car le champ magnétique dans l'inducteur a besoin de temps pour libérer son énergie stockée. Comme le courant ne peut pas changer instantanément, l'inducteur tente de maintenir le flux de courant existant.

Cependant, parce que l'interrupteur est ouvert, le chemin du courant est coupé. L'inducteur ne peut pas continuer à maintenir le courant, donc il génère une très haute tension entre ses bornes. Cette haute tension essaie de forcer le courant à continuer de circuler, mais comme le circuit est rompu, le courant ne peut pas passer, et l'inducteur libère son énergie stockée sous forme de haute tension.

Explication Mathématique

Selon la relation tension-courant d'un inducteur V=L(dI/dt) lorsque l'interrupteur s'ouvre brusquement, le courant I doit tomber à zéro très rapidement. Cela signifie que le taux de variation du courant dI/dt devient très grand, ce qui entraîne une très haute tension V.

Phénomène Pratique

Dans les circuits pratiques, cette haute tension peut provoquer des étincelles ou endommager d'autres composants du circuit. Pour prévenir cela, un diode (connu sous le nom de diode de roue libre ou diode de retour) est souvent connectée en parallèle avec l'inducteur. Cela permet au courant de continuer à circuler à travers la diode lorsque l'interrupteur s'ouvre, évitant ainsi la génération de tensions excessivement élevées.

Résumé

Lorsqu'un interrupteur dans un circuit d'inducteur s'ouvre brusquement, une haute tension est produite au lieu d'un haut courant car l'inducteur tente de maintenir le flux de courant existant. Cependant, comme le circuit est rompu, le courant ne peut pas continuer à circuler, et l'inducteur libère son énergie stockée en générant une haute tension. Cette haute tension est due au très grand taux de variation du courant dI/dt.