Machine à courant continu : fonctionnement et structure interne
« [] là semble naître un divorce entre l’esprit qui désire et le monde qui déçoit. » Etienne Klein in « L’unité de la physique »

Résumé
La machine à courant continu (MCC) repose sur le phénomène physique de création d’une force électromotrice (f.e.m.) aux extrémités d’un conducteur en mouvement dans un champ d’induction magnétique (par la loi de Faraday). Réciproquement, la circulation d’un courant dans ce conducteur le soumet à une force qui tend à le mettre en mouvement (loi de Laplace). Sur ce fondement physique, une machine élémentaire comprenant une spire placée sur un rotor encadré par deux pôles inducteurs permet d’exprimer la loi d’évolution de la f.e.m. en fonction du flux sous les pôles magnétiques et de la vitesse de rotation. Mais la tension créée est alternative, si bien qu’un élément supplémentaire, le collecteur, permet de la redresser pour fournir une grandeur unidirectionnelle. L’étape suivante est le passage à l’enroulement qui remplace la spire pour augmenter l’amplitude de la f.e.m. par la mise en série de plusieurs conducteurs. L’anneau de Gramme est la première solution. Elle est abandonnée au profit d’enroulements utilisant davantage de conducteurs actifs sur la périphérie du rotor d’abord, puis enfermés dans des encoches ensuite. Toujours dans le souci d’augmenter la f.e.m., les enroulements sont câblés en faisceaux pour assurer d’avantage de conducteurs en série. Un autre moyen consiste à augmenter le nombre de pôles inducteurs. Une fois la structure de la machine mise en place, l’expression définitive de la f.e.m. d’induit montre qu’elle dépend du flux sous un pôle, de la vitesse de rotation et de paramètres de construction. Quant au couple électromagnétique observé sur l’arbre, il dépend du flux sous un pôle, du courant dans l’induit et de paramètres de construction. L’expression des relations entre les grandeurs électriques et mécaniques conduit à montrer que la MCC est