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EXPERIENCES QUALITATIVES SUR L’AUTO-INDUCTION
DANS L’ESPRIT « LOW COST »
Il s’agit de montrer qu’on peut parfaitement réaliser des expériences convaincantes avec peu de
moyens dans un domaine, l’auto-induction, où on pense souvent avoir besoin de matériel sophistiqué
et coûteux.
Cela peut être utile aux enseignants de physique, notamment dans les pays en voie de
développement où une politique d’équipement à faible coût, produit localement peut contribuer à
améliorer un enseignement des sciences trop souvent formel (« locally produced low cost equipment »
LPLCE dans la terminologie reprise par l’UNESCO)1.
MATERIEL NECESSAIRE
 1 pile 4,5 V (difficile à trouver en Afrique et chère !) ou 2 à 3 piles rondes 1,5 V en série. Si on en
dispose, on peut utiliser un générateur continu réglable.
 1 interrupteur simple ou, mieux, si possible, de type poussoir (la pile débite le strict nécessaire).
 1 bobine de grande inductance (type 1,4 H 12 ). Si on ne dispose pas d’une bobine de ce type,
on peut en fabriquer une à peu de frais à partir de vieux transformateurs récupérés : Voir
http://d.krauss.free.fr/documents/Physique/Bobine/bobines.htm
 1 ampoule type 12 V 50 mA
 1 diode ordinaire
 un multimètre
DESCRIPTION DES EXPERIENCES ET OBSERVATIONS
Expérience 1 : pile(s) et interrupteur en série alimentent bobine et ampoule montées en dérivation (voir
schémas ci après). Interrupteur initialement fermé : on observe que l’ampoule brille d’un éclat faible
(normal, elle est sous voltée).
On ouvre l’interrupteur : on observe que l’ampoule brille d’un éclat intense pendant un temps très bref
mais néanmoins parfaitement discernable (nettement moins d’une seconde) puis s’éteint. On referme
l’interrupteur, on observe que l’ampoule brille à nouveau d’un éclat faible (elle n’est pas « cassée). On
peut d’ailleurs refaire l’expérience plusieurs fois de suite…
1
Voir http://d.krauss.free.fr/documents/liens_lplce.htm
© Daniel KRAUSS (lycée Périer – Marseille) http://d.krauss.free.fr
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Ug>0
Ig>0 +
Ug>0
-
interrupteur fermé
+
-
interrupteur ouvert
pile 4,5 V
pile 4,5 V
Ub>0
Ub<0
Ib>0
Ib>0
bobine L,r
bobine L,r
Ua>0
Ua<0
Ia>0
Ia<0
éclat faible
flash très court
Expérience 2 préliminaire : On alimente l’ampoule uniquement par la pile. On intercale une diode en
série dans un sens puis en sens inverse, on observe que l’ampoule brille d’un éclat faible ou pas du
tout. On note sur son support le sens passant par une flèche.
Expérience 2 phase 1 : on refait le circuit de l’expérience 1 en intercalant la diode en série avec
l’ampoule dans le sens passant. Quand l’interrupteur est fermé, on observe bien que l’ampoule brille
faiblement. On ouvre l’interrupteur : on observe que l’ampoule reste éteinte (pas de « flash »).
Ug>0
Ig>0 +
Ug>0
-
interrupteur fermé
+
-
interrupteur ouvert
pile 4,5 V
pile 4,5 V
Ub>0
Ib>0
bobine L,r
bobine L,r
Ua>0
Ia>0
diode
éclat faible
diode
ampoule éteinte
Expérience 2 phase 2 : même chose mais la diode étant montée dans le sens bloqué. Quand
l’interrupteur est fermé, on observe que l’ampoule est éteinte. On ouvre l’interrupteur, on observe le
« flash » de l’ampoule.
© Daniel KRAUSS (lycée Périer – Marseille) http://d.krauss.free.fr
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Ug>0
Ig>0 +
Ug>0
-
interrupteur fermé
+
-
interrupteur ouvert
pile 4,5 V
pile 4,5 V
Ub>0
Ub<0
Ib>0
Ib>0
bobine L,r
bobine L,r
Ua<0
Ia<0
diode
ampoule éteinte
diode
flash très court
NB : ces schémas ont été réalisés grâce au dessin procédural sous Word. C’est puissant et gratuit :
voir http://d.krauss.free.fr/documents/Transverses/dessin_Word/dessin_procedural.htm
Il en est à la version 3.0 que j’ai développée pour mes besoins personnels.
ASPECTS DIDACTIQUES ET SUGGESTIONS COMPLEMENTAIRES
Cette série d’expérience peut être utilisée lors de l’introduction à l’auto-induction. Notamment, pour
introduire la notion de continuité du courant dans une bobine (et de discontinuité des tensions !).
On peut aussi présenter cette série d’expériences sous forme d’énigmes à interpréter a posteriori.
Remarquez qu’on n’utilise ni générateur basse fréquence, ni oscilloscope et encore moins
d’acquisition de mesures par ordinateur.
On a fait en sorte qu’avant l’ouverture de l’interrupteur I b >> Ia de manière à ce que le courant qui
circule dans l’ampoule juste après l’ouverture soit tel que |Ia(t=0+)| >> Ia(t=0-) (condition d’apparition du
« flash »).
A titre indicatif, avec une pile de 1,5 V en bon état :
Interrupteur fermé : Ib  80 mA et Ia  12 mA
Lors de l’ouverture de l’interrupteur, la tension commune aux bornes de l’ampoule et de la bobine
passe brusquement de 1,25 V à –9,5 V environ.
On peut utiliser jusqu’à 3 piles 1,5 V en série sans trop de risque pour l’ampoule !
Expérience complémentaire : On peut mesurer les intensités des courants qui passent respectivement
dans la bobine et dans l’ampoule avant l’ouverture de l’interrupteur en insérant un ampèremètre. Le
but est de faire remarquer qu’avant l’ouverture, Ib >> Ia.
On peut prolonger cette série d’expériences qualitatives par des acquisitions de mesures sur
ordinateur. L’objectif complémentaire est alors de tester avec précision que Ibobine (t=0-) = Ibobine(t=0+).
Dans ce cadre, il est intéressant d’utiliser un résistor plutôt qu’une ampoule : l’interprétation sera plus
simple car, le résistor possédant une résistance constante, l’annulation du courant se fera selon une
loi du type U = U0.exp(-t/) avec U0 = -E.R/r et  = L/(R+r) où R est la résistance du résistor, r celle de
la bobine et E la fem du générateur utilisé (supposé ici idéal).
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On remarque que la surtension U0 ne dépend pas de l’inductance de la bobine2. En revanche, la
vitesse d’annulation du courant en dépend. Si on tente de refaire l’expérience avec une bobine plus
« petite » (résistance moins grande de l’ordre de 3 à 6  et inductance de quelques dizaines de mH),
on n’observe pas de « flash » à cause de la brièveté de l’impulsion négative (voir l’annexe à la fin du
document).
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quand on pose la question ex abrupto, la réponse des élèves est le plus souvent contraire !
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ANNEXES : acquisition des mesures de tension par ordinateur (Interface Bora et logiciel Synchronie)
Simulation sur Excel
NB : attention à l’écrêtage au dessus de 10 V en valeur absolue avec cette interface !
On voit bien l’effet de la non linéarité de la relation tension courant pour l’ampoule (résistance variant
avec la température du filament) : la pente de la courbe juste après la discontinuité augmente d’abord
puis diminue (avec une résistance constante, au lieu de présenter cette inflexion, cette pente
diminuerait sur tout le domaine t>0)
Par ailleurs, voici une simulation de ce qu’on obtiendrait avec une bobine « plus petite « (inductance
et résistance plus faibles). On constate que la surtension est plus élevée (en valeur absolue) mais elle
ne sera pas observée (pas de « flash » visible) à cause de la faiblesse de l’énergie stockée dans la
bobine (et du temps de décharge de cette énergie).
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