générateur électrique (suite)
Convertisseurs thermo-électroniques
Ces convertisseurs sont encore du domaine du laboratoire, bien que leur principe, connu depuis longtemps, soit mis en application dans les tubes électroniques. Lorsqu’on chauffe un métal à une température assez élevée, il émet un flux d’électrons qui peut être capté par une anode. Une partie de son énergie d’agitation thermique est perdue pour vaincre la barrière de potentiel qui s’oppose au départ des électrons de l’intérieur du métal (cathode). Une autre partie est nécessaire pour traverser la charge d’espace due aux électrons déjà émis. Il reste enfin une partie de cette énergie pour faire circuler un courant appréciable dans un circuit d’utilisation. Il existe actuellement des prototypes dont les émetteurs et le collecteur sont en tungstène recouvert d’oxydes de strontium et de calcium. L’espace interélectrodes est soit le vide, soit de la vapeur d’un métal alcalin. On espère atteindre des rendements de l’ordre de 10 p. 100 et des puissances de plusieurs watts par centimètre carré. L’inconvénient majeur de ces systèmes est la faible durée de vie des cathodes utilisées actuellement.
Générateurs opto-électriques
Lorsqu’un flux lumineux de longueur d’onde correcte frappe la région active d’une jonction p-n de semi-conducteurs (zone de transition), il apparaît à l’intérieur même de la matière un flux de porteurs de charges qui est évacué vers le circuit extérieur par la différence de potentiel interne existant en permanence entre les deux types de semi-conducteurs. Un tel système peut donc fournir de la puissance à un circuit d’utilisation. Les cellules photovoltaïques ainsi obtenues avec du silicium (fig. 15) ont des f. e. m. de 0,5 à 0,6 V ; leurs rendements atteignent 15 p. 100. Elles sont utilisées dans les satellites artificiels sous le nom de cellules solaires. La difficulté principale rencontrée dans leur construction est l’obtention de jonctions de grandes surfaces perméables à la lumière.
Générateurs magnétohydrodynamiques (M. H. D.)
Un courant gazeux chaud (de 2 000 à 3 000 °C) et ionisé (par exemple le gaz de combustion du fuel) est envoyé à grande vitesse entre deux électrodes planes parallèles où règne un champ magnétique perpendiculaire à la vitesse des gaz et parallèle aux électrodes. Les ions positifs sont déviés vers l’une des électrodes, qui joue ainsi le rôle de borne positive ; les électrons sont déviés vers l’autre, qui devient la borne négative du générateur ainsi constitué. On peut favoriser l’ionisation du gaz en ajoutant une semence formée d’atomes de métaux alcalins à faible potentiel d’ionisation. Ce type de générateur, encore au stade expérimental, devrait permettre une conversion directe de l’énergie calorifique en énergie électrique. On espère pouvoir construire sur ce modèle de grandes centrales fixes ne contenant aucune machine tournante.
P. J.
A. Fouillé, Électronique à l’usage des ingénieurs (Dunod, 1946-1948 ; nouv. éd., 1964-1969 ; 3 vol.). / A. Guilbert, Théorie, fonctionnement et calcul des machines électriques (Dunod, 1951). / J. Millman et C. Halkias, Electronic Devices and Circuits (New York, 1967).
Quelques biographies
Hippolyte Fontaine,
ingénieur français (Dijon 1833 - Paris 1917). Il découvrit la réversibilité de la machine Gramme et réalisa en 1873 le premier transport d’énergie électrique.
Zénobe Gramme,
inventeur belge (Jehan-Bodegnée, province de Liège, 1826 - Bois-Colombes 1901). En 1869, il imagina le collecteur, grâce auquel il put, en 1871, construire la première dynamo.
Antonio Pacinotti,
physicien italien (Pise 1841 - id. 1912). En 1864, il imagina de donner la forme d’anneau à l’induit des machines électriques.
(quantité de charge transférée par seconde), tandis que la tension V = RI (R, résistance extérieure) n’est limitée que par l’isolement entre pôles. Elle peut donc atteindre les valeurs les plus grandes compatibles avec cet isolement, et les G. E. S. sont bien adaptés à la production de tensions élevées (jusqu’à 10 ou 12 MV par rapport au sol). Au contraire, le courant est petit parce qu’il est strictement limité par la charge que l’on peut communiquer au transporteur et par sa vitesse.
étant la surface de transporteur chargée ou déchargée par unité de temps. Il faut donc utiliser un milieu de grand Em (gaz comprimé) et, si possible, de grand є (liquide polaire). L’isolation par le vide permettrait de supprimer les frottements, mais n’a jamais donné de bons résultats. Dans l’air à la pression atmosphérique, les performances sont médiocres, car Em et є y sont relativement petits. L’accroissement de Em permet aussi d’améliorer la tension V produite par l’appareil, de telle sorte que la puissance est, en gros, proportionnelle au produit є Em2.