Vous avez dit « induction » ?
Mercredi 30 novembre 2011
Question que vous ne vous êtes jamais posée du jour : comment fonctionne une plaque à induction ?
Pour chauffer une casserole, on peut utiliser une gazinière, des plaques chauffantes ou des plaques à inductions (ou autre). Les deux premiers ont un fonctionnement simple : du gaz brûle ou une résistance chauffante chauffe et la chaleur est transmise par conduction à la casserole, car le gaz qui brûle ou les plaques chauffantes, c'est chaud.
Une plaque à induction en revanche, c'est froid ! Si vous posez la main dessus, alors ça ne chauffera pas (si vous essayez : retirer vos montres et bagues !). Par contre posez une casserole d'eau, et ça chauffera. Magie ? Non : sciences :-).
Ce qui est important ici, c'est le phénomène d'induction électromagnétique.
Un certain James C. Maxwell a montré au cours du XIXe siècle que les champs électriques et magnétiques sont couplés. Mieux que ça, deux des fameuses « équations de Maxwell » expriment le fait que la variation d'un champ magnétique « B » entraîne l'apparition d'un champ électrique « E », et la variation d'un champ électrique « E » entraîne l'apparition d'un champ magnétique « B ».
J'ai mis en italique le mot « variation » car il est très important ici. C'est en effet la variation de B qui entraîne E, et non le champ B lui-même (et vice-versa : une variation de E qui entraîne B).
Ainsi, si vous placez un aimant sur une bobine de fil électrique, il n'y aura pas de courant électrique dans le fil. Mais si vous placez et déplacez un aimant dans la bobine, alors là oui car en déplaçant l'aimant, vous faites varier le champ magnétique : c'est le principe d'un alternateur ou d'une dynamo : pour avoir du courant, l'aimant doit tourner.
Tout ceci pour expliquer ce qui se passe sous les plaques à induction : on y a placé un électroaimant variable, qui s'il est en marche forme un champ électrique E autour.
Or, un champ électrique c'est quoi ? C'est une différence de potentiel (en volts) sur deux points quelconques (ici, d'un conducteur). Et on sait qu'une différence de potentiel appliquée à un conducteur entraîne la formation d'un courant électrique : appliquez 4,5 V sur un fil avec une lampe, et la lampe brille.
Pour nos plaques, c'est ce qui se passe : le champ électrique E se forme et si on y place un conducteur, un courant électrique s'y formera. On dit que c'est un courant électrique induit dans le conducteur. Ce conducteur, c'est la casserole métallique.
Mais pourquoi ça chauffe ? C'est très simple : touchez le bloc-transformateur de votre ordinateur portable, ou autre : ça chauffe car un courant électrique y passe. Ce sont des pertes par effet Joule : tout conducteur traversé par un courant chauffe (pour peu qu'il possède une résistance électrique non nulle, comme les supra-conducteurs).
C'est donc l'effet Joule dû à un courant électrique dans le fond de votre casserole qui chauffe la casserole. La chaleur dans le corps de la casserole se transmet ensuite par contact — ou conduction — à la nourriture.
Ceci peut avoir lieu si la casserole est en métal. Si vous placez une casserole totalement en verre, alors ça ne marchera pas. Idem si vous placez votre main sur la plaque : votre main n'est pas conductrice (par contre une montre en métal ou une bague conduisent le courant elles !).
Pour récapituler, car le fonctionnement dans son ensemble est en fait une succession impressionnante de courants électriques, champs magnétiques, champs électriques découlant des uns des autres :
Un champ magnétique qui varie entraîne un champ électrique. Ce champ électrique représente des différences de potentiel entre chaque point de l'espace. D'où l'apparition un courant électrique dans la casserole puis l'échauffement par effet Joule.
Et encore : le champ magnétique de départ est lui même en fait généré par un électroaimant, donc par un courant électrique dans une bobine (courant qui plus est variant, pour faire varier le champ magnétique).
Le Hollandais Volant
