Avec une gazinière où une plaque chauffante, la chaleur est captée par la casserole par conduction, c’est à dire par contact.
Une plaque à induction en revanche, c’est froid ! Si vous l’allumez et que vous posez votre main dessus, vous ne risquez pas de vous brûler. Posez une casserole ou un objet métallique dessus, et il deviendra très vite très chaud.
Alors quelle science se cache dans cet appareil qui chauffe les éléments métalliques et pas les mains ?
La réponse est l’induction électromagnétique.
L’induction électromagnétique
Comme l’a montré Maxwell au XIXe siècle, les phénomènes électriques et magnétiques sont couplés : un aimant placé en rotation dans un conducteur va produire un courant électrique, et un courant électrique dans une bobine en fait un électroaimant. On dit qu’un champ électrique induit un courant : c’est là l’origine de l’induction, le phénomène utilisé dans une plaque à induction.
Sous la plaque sur laquelle vous posez votre casserole se trouve un important bobinage de cuivre. Quand on met la plaque en route, un courant électrique circule dans la bobine. D’après ce que je viens de dire, il y a apparition d’un champ magnétique autour des bobines :
Quand on approche la casserole, on place cette casserole dans le champ magnétique.
Or, notre casserole en métal est elle aussi conductrice d’électricité ! Le champ magnétique va induire un courant électrique dans le fond de la casserole. Ces courants portent le nom de courants de Foucault.
Enfin, comme tout conducteur traversé par un courant, la casserole va s’échauffer par effet Joule (le même phénomène qui chauffe un filament de lampe, ou une résistance chauffante) :
Ce que disent les Équations de Maxwell
Pour aller un peu plus loin, si l’on examine les équations de Maxwell, on note que la présence seule d’un champ magnétique ne suffit pas à induire un courant électrique dans la casserole. Il faut que ce champ magnétique soit variant. C’est pour cela que dans une génératrice, l’aimant placé dans la bobine doit tourner pour produire de l’électricité.
Dans une plaque à induction, le champ magnétique est produit en envoyant un courant électrique alternatif à haute fréquence dans la bobine : le courant étant alternatif, le champ magnétique produit est variant et le fond de la casserole se voit traverser par un courant électrique qui le chauffe.
Quelques notes
Il faut noter plusieurs choses à propos des plaques à induction.
Premièrement, on ne peut utiliser que des casseroles en métal : une casserole en verre ne fonctionnera pas.
Tout autre masse de métal fonctionnera aussi (un gros bloc d’acier, par exemple).
Deuxièmement, la plupart des plaques à induction aujourd’hui détectent la présence de la casserole sur la plaque : le courant induit dans la casserole va à son tour produire un champ magnétique (opposé à celui de la bobine de la plaque), et la présence de ce champ est détectée par des capteurs. La plaque s’éteint quand on retire la casserole. Cela économise de l’énergie.
C’est pour cette raison que si votre casserole n’est pas assez épaisse, la plaque ne la détecte pas : des casseroles compatibles avec l’induction sont donc nécessaires. Ces casseroles ont un fond relativement épais et massif, pour maximiser l’intensité du courant induit et donc l’échauffement. Si aujourd’hui la plupart des casseroles sont compatibles avec tout, il faut faire attention à ce que l’on achète.
Enfin, si vous ne vous brûlez pas en posant votre main sur une plaque à induction, une casserole chaude peut avoir réchauffé la plaque (par contact), et vous risque de vous brûler quand même en posant la main sur une plaque qui vient de servir. Faites donc toujours attention.
Pour conclure, sachez que les plaques à induction fonctionnent de la même manière que les chargeurs sans fil des smartphone qui en sont doté.
Dans les téléphones, cependant, le but n’est pas de chauffer, mais de récupérer le courant induit pour alimenter la batterie. Pour ça, au lieu d’une épaisse couche d’acier, le téléphone comporte une bobine de cuivre. Au lieu de chauffer, le courant va circuler et recharger la batterie.
Si je ne recommande pas de placer votre smartphone sur une plaque de cuisson, on pourrait en revanche essayer de placer la casserole sur le chargeur sans fil. En principe, la casserole chaufferait un peu. En pratique, les chargeurs détectent le téléphone avant d’envoyer du courant. Pas sûr que ça marche, donc.
(Cet article a initialement été publié sur Le Hollandais Volant. J’ai décidé de mettre à jour et de le déplacer ici)