Expérience sur la diode de roue libre : Suppression du retour inductif avec une lampe néon

Pièces et Matériaux

• Pile 6 V
• Transformateur de puissance : 120 VAC abaisseur vers 12 VAC (Radio Shack #273-1365, 273-1352, ou 273-1511)
• Diode redresseuse 1N4001 (Radio Shack #276-1101) – toute diode de la série 1N400X fonctionnera
• Lampe néon (Radio Shack #272-1102)
• Deux interrupteurs bascule SPST (Unipolaire, Uniposition)

Bien qu'un transformateur dédié soit recommandé, toute inductance à noyau de fer conviendra. Pour une construction économique, des interrupteurs d'éclairage domestiques peuvent servir d'interrupteurs bascule.

Références Croisées

• Lessons In Electric Circuits, Vol. 1, Chap. 16 : « Constantes de temps RC et L/R »
• Lessons In Electric Circuits, Vol. 3, Chap. 3 : « Diodes et redresseurs »

Objectifs d'Apprentissage

• Réviser le phénomène de « retour » inductif (kickback)
• Démontrer comment une diode peut supprimer le retour inductif

Schéma Électrique

 

 

Illustration

 

 

Instructions

Lors de l'assemblage du circuit, observez la polarité de la diode : la cathode (marquée d'une bande unique) doit faire face à la borne positive (+) de la pile. La diode doit être polarisée en inverse et non conductrice lorsque l'interrupteur #1 est en position « on ».

Utilisez l'enroulement haute tension (120 V) du transformateur comme bobine d'inductance. L'enroulement primaire a généralement une inductance plus grande que le secondaire, produisant un effet de clignotement de la lampe plus prononcé. Avec l'interrupteur #2 sur « off », la diode est déconnectée du circuit.

Ouvrez et fermez rapidement l'interrupteur #1. À l'ouverture, la lampe néon clignotera en raison du retour inductif : l'inductance génère une grande tension en résistant à la chute soudaine du courant. Ce flash démontre l'énergie stockée dans le champ magnétique.

Le retour inductif peut endommager les contacts d'interrupteur par arc électrique. La lampe néon fournit un chemin de décharge sûr, convertissant l'énergie stockée en lumière et chaleur, protégeant ainsi les contacts.

Pour illustrer l'effet protecteur, fermez l'interrupteur #2 pour connecter la diode. Répétez l'ouverture/fermeture rapide de l'interrupteur #1. Cette fois, la lampe néon ne clignotera pas car la diode écrête le pic de tension, redirigeant le courant en toute sécurité.

Vérifiez le fonctionnement du circuit en mesurant la tension aux bornes de l'inductance tandis que l'interrupteur #1 est fermé. Une tension de pile complète indique une orientation correcte de la diode ; une faible lecture suggère une diode inversée causant un court-circuit.

Fiche Connexe

• Fiche de travail : Applications diverses des diodes