La bobine de Ruhmkorff, prouesse technologique du XIXème siècle

La bobine de Ruhmkorff fonctionne comme un générateur électrique, elle est capable, à partir d’une modeste source de courant continu, de produire de très grandes tensions. Cette dernière est en réalité l’assemblage de deux bobines : celle du primaire et celle du secondaire.

La bobine du primaire est un enroulement d’un fil plutôt épais qui vient entourer le noyau de fer tandis que la bobine du secondaire est quant à elle un enroulement d’un fil très fin qui englobe la bobine primaire.

Le fonctionnement est assez rudimentaire : lorsque les bobine sont alimentés, un effet d’électromagnétisme se produit, ce qui permet au trembleur de se coller à l’aimant dans la bobine, or lorsque cela se produit, le courant est interrompu car le courant qui passe par une lamelle fixé au niveau du trembleur se retrouve décollé du ressort V (voir image en dessous) qui permettait de faire circuler le courant. Ceci annule donc l’effet magnétique donc le trembleur revient à sa position initiale mais ainsi il permet au courant de circuler à nouveau. Ainsi le cycle se répète et permet une interruption rapide du courant à une fréquence régulière.

En regardant la bobine de Ruhmkorff, on ne se rend pas forcément compte de la différence entre les deux enroulements, puisqu’ils sont protégés par un revêtement, on a alors qu’un point de vue extérieur de l’objet. Donc à moins de pouvoir ouvrir la bobine, on se propose de faire des estimations sur les dimensions pour vérifier les informations.

Tout d’abord, j’aimerai donner la signification de certains mots qui vont être employés par la suite :

Nombre de spires : Une spire représente un tour complet, donc le nombre de spires représente dans notre étude, le nombre de tours de fils.

Inductance : L’inductance est la grandeur physique associée à une bobine.

Avec les mesures effectuées directement sur la bobine à l’université, j’ai pu faire quelques calculs (que je ne détaillerai pas ici) qui justifient bien le terme de prouesse technologique.

En effet, les fabricants de l’époque ont réussi à enrouler un fil d’environ 10025 mètres, soit 10 kilomètres de long ! Pour se donner une idée, cette distance représente l’altitude de vol d’un avion de ligne à réaction. Quant au diamètre de ce fil, il avoisine les 0.13 millimètres, ce qui se rapproche de la taille d’un acarien. On trouve alors que l’enroulement secondaire contient environ 368 000 tours de fils (spires). Le fil de la bobine du primaire, de son côté mesure 16 mètres pour un diamètre d’environ 0.53 mm. Celle-ci contient 326 spires. On ne peut que constater l’immense différence entre les deux bobines, et c’est justement sur cette différence que les ingénieurs ont joué pour parvenir à leurs fins.

Lorsque l’on communique à la bobine primaire, un courant variable, la variation de champ magnétique induit dans la bobine secondaire une certaine tension. Appuyons-nous sur le schéma suivant qui illustre la configuration de la bobine de Ruhmkorff :

On associe l’inductance L1 à la bobine primaire et l’inductance L2 à la bobine secondaire. Un tel montage électrique met en évidence l’influence magnétique entre les deux circuits. En effet, une bobine crée un champ magnétique, on introduit alors la notion d’induction mutuelle M. Elle traduit le fait qu’une variation de courant dans un circuit magnétique peut entraîner l’apparition d’une tension électrique dans un autre circuit.

Mais alors, quel est l’intérêt d’un tel montage dans la bobine de Ruhmkorff ?

Cette tension qui apparaît est proportionnelle au rapport du nombre de spires de la bobine secondaire par le nombre de spires de la bobine primaire. Ce qui justifie l’utilisation d’un fil très fin et très long pour la bobine secondaire et un fil bien plus épais pour la bobine du primaire. Comme vu précédemment, le nombre de spires du secondaire est bien supérieur à celui du primaire, et donc la tension générée atteint des valeurs faramineuses, de l’ordre de dizaine de milliers de Volts.

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