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Flux magnétique et loi de Faraday
I. Flux magnétique :
1. Définition :
S
Un contour (c) délimite une surface S
(C)
On oriente arbitrairement le conducteur
Point d’application
Direction du vecteur surface, normale à la
surface donc perpendiculaire à deux droites
de la surface
Champ magnétique uniforme
o
φ=BS
o
>0
o
=0
o
<0
2. Conservation du flux magnétique :
l’ensemble des lignes de champ qui s’appuient
sur une c ourbe fermée est un tube de champ.
Application de la conservation du
flux magnétique:
matériau ferromagnétique
S2
S1
Loi de Faraday
La variation
temporelle de
flux 1
Loi de Lenz
dont
induit
Une F.E.M.
e
La polarité
+-
est telle
qu'elle
tend à
créant
Un courant
faire
circuler
qui s'oppose à la cause qui lui a donné naissance
i'
Un flux 2
3. Induction due à un variation de flux coupé :
Détermination du sens de la f.e.m induite:
4. f.e.m d’auto induction :
s constante

i
u
e
n
1
l
5. F.e.m de transformation :

i1
u1
e1
i2
'
n1
n2
e2
III. Pertes, échauffement des
machines électriques :
Pour produire de l’énergie électrique ou par exemple pour convertir de l’énergie
électrique en énergie mécanique en quantité suffisante, il faut créer des champs
magnétiques intenses (ordre de grandeur : 1T, Terre à 50T).
Il faut pour cela utiliser des matériaux ferromagnétiques.
1. Structure d’un matériau ferromagnétique :
Au niveau du matériau, aucun
flux ne sera rayonné car
l’aimantation des différents
domaines se compensent
statistiquement.
Matériaux
ferromagnétiques
Domaine de Weiss 1
L’agitation des charges (protons et électrons) contenues
dans un atome crée un champ magnétique microscopique
au niveau atomique.
Dans le cas d’une substance ferromagnétique, il y a
association d’un certain nombre d’atomes ayant même
vecteur champ magnétique dans un domaine dit de Weiss.
2. Phénomène d’hystérésis :
2.1. Notion d’hystérésis :
Soit un tore magnétique alimenté par une source alternative de tension.
G
H=Ni/L
i
B (T)
B=/S
BR champ magnétique rémanent
Flux  et densité du flux B
2
Section S
N spires
1
3
H
BR
longueur L
Bobine entourant une tore magnétique
H
4
HC excitation coercitive
H
HC
0
-1
H (A m )
2.2. Energie perdue par hystérésis :
B (T)
Lors de la décroissance du courant,
l’énergie restituée correspond à l’aire
de surface A’.
A'
A
Lors de la croissance de l’intensité du
courant, l’énergie emmagasinée
correspond à l’aire de surface A.
-1
H (A m )
0
Chaque fois que l’aimantation parcourt un
cycle, l’énergie perdue par unité de volume est
proportionnelle à l’aire de surface du cycle.
B (T)
-1
H (A m )
0
3. Pertes par courants de
Foucault :
3.1. Pertes par courants de Foucault :
Pour s’opposer au passage des courants induits (énergie dissipée), on
feuillette le circuit avec des tôles isolées. On augmente ainsi la résistivité du
circuit.
i
u
Lorsque les circuits
magnétiques sont
parcourus par des
courants alternatifs
de fréquence
supérieure à quelques
hertz, ils doivent être
réalisés à partir de
tôles empilées et
isolées dans le sens du
flux.
Courants induits dans la carcasse qui tendent à s’opposer
à la cause qui leur a donné naissance.
3.2. Intérêts des courants de Foucault :
Chauffage par induction
Ralentisseur électromagnétique
Les courants induits qui circulent entre les pôles
obéissent à la loi de Lenz, ils s’opposent donc à la
rotation du disque. Le disque sera ralentit (Telma).
Disque conducteur
accouplé à la roue en
contact avec le sol ou le
rail.
Le véhicule est
en
Mouvement.
Route ou rail
N
S