3 Induction

3. INDUCTION II. Magnétisme et électromagnétisme
3 Induction
3.1 Expérience d’introduction
On forme une spire avec un câble conducteur. On relie la spire à un microampèremètre.
Maintenant, on déplace un aimant perpendiculairement au plan de la spire.
On constate : dès que l’aimant est en mouvement par rapport à la spire, un courant circule à
travers celle-ci. Le sens de ce courant n’est pas le même si l’aimant s’éloigne ou s’approche de
la spire.
0
-1
-2
1
2
ACOM
S N
>
IµA
Figure II.21 – Expérience : on approche un aimant d’une boucle reliée à un ampèremètre
Le courant induit est d’autant plus intense que la vitesse du mouvement relatif entre l’aimant
et la spire est élevée.
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3. INDUCTION II. Magnétisme et électromagnétisme
0
-1
-2
1
2
ACOM
S N
>
IµA
Figure II.22 – Expérience : on écarte un aimant d’une boucle reliée à un ampèremètre
Si on enroule plusieurs spires pour former une «bobine»,lecourantdevientplusintense.
0
-5
-10
5
10
ACOM
S N
>
I
>
mA
Figure II.23 – Expérience : on déplace un aimant par rapport à une bobine
3.2 L’induction
Lorsque le nombre de lignes de champ (cf. p. 45) d’un champ magnétique à travers une spire
est modifié, un courant électrique circule à travers la spire.Cephénomènes’appelleinduction.
Le courant qui apparaît s’appelle courant induit.L’aimantquiestsourceduchampmagnétique
est appelé inducteur.
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3. INDUCTION II. Magnétisme et électromagnétisme
On peut modifier le nombre de lignes de champ à travers une spire:
—enapprochantouenécartantl’aimantdelaspire(v.fig.II.24)
—enaugmentantouenréduisantlasurfacedelaspire
—enchangeantl’orientationdel’aimantparrapportauplande la spire (v. fig. II.25)
nombre plus élevé de lignes de champ
àtraverslaspire
petit nombre de lignes de champ
àtraverslaspire
Figure II.24 – on approche l’aimant de la spire
grand nombre de lignes
de champ à travers la spire
nombre moins élevé de lignes
de champ à travers la spire
Figure II.25 – on tourne l’aimant par rapport à la spire
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3. INDUCTION II. Magnétisme et électromagnétisme
Si le nombre de lignes de champ à travers la spire augmente,lecourantinduitcirculedansun
sens.
Si le nombre de lignes de champ à travers la spire diminue,lecourantinduitcirculedansle
sens contraire.
3.3 Générateurs de courant électrique
3.3.1 Modèle simplifié
La figure suivante illustre le principe de fonctionnement d’un générateur de courant électrique
simplifié :
0
-5
-10
5
10
ACOM
>
ImA
Figure II.26 – Générateur
La barre aimantée est mise en rotation de façon à ce qu’elle tourne devant une bobine station-
naire.
L’aimant est le «rotor» du générateur, la bobine constitue son «stator».
Lorsque la barre aimantée toune, le nombre de lignes de champ de la barre aimantée à travers
les spires de la bobine varie constamment. Si le nombre de lignes de champ augmente, le courant
électrique circule dans un sens, si le nombre de lignes de champ diminue, il circule dans le sens
contraire.
Le courant induit change constamment de sens. C’est un «courant alternatif» (Remarque : un
courant dont le sens est toujours le même est un «courant continu»)!
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3. INDUCTION II. Magnétisme et électromagnétisme
I
t
Figure II.27 – Courant alternatif
Dans les centrales électriques en Europe centrale, les rotors des générateurs tournent avec une
fréquence de 50 Hertz (50 Hz), c’est-à-dire qu’ils effectuent 50 tours par seconde. Par consé-
quence, le courant qui arrive dans nos maisons est un courant alternatif à 50 Hz :ilchangede
sens 50 fois par seconde.
3.3.2 Générateurs puissants
Les générateurs de courant électrique puissants utilisés dans la vie quotidienne sont le plus
souvent constitués d’une bobine à grand nombre de spires avecunnoyaudeferensoncentre.
Cette bobine tourne dans l’entrefer d’un aimant en U. Dans cesgénérateurs,c’estdonclabobine
qui prend le rôle de rotor tandis que l’aimant fixe est le stator.
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