Induction électromagnétique - Université Virtuelle de Tunis

Ministère de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche Scientifique et de la Technologie
Université Virtuelle de Tunis
Physique - électricité : TC1
Induction électromagnétique
Concepteur du cours:
Jilani LAMLOUMI & Mongia BEN BRAÏEK
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Physique -
électricité : TC1
Induction électromagnétique
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Concepteur du cours: M. BEN BRAÏEK & J. LAMLOUMI
Université Virtuelle de Tunis
I. LE PHENOMENE DE L'INDUCTION
ELECTROMAGNETIQUE
I. 1. Expériences fondamentales
Expérience 1
Considérons deux bobines (C1) et (C2), (C1) étant parcourue par un courant d'intensité
constante I et (C2) ayant des extrémités reliées à un galvanomètre G.
a . Supposons (C1) fixe.
Lorsqu'on approche
(C2), on s’aperçoit que
le galvanomètre G est
parcouru par un
courant de sens
constant, tant que (C2)
est en mouvement. Ce
courant s'annule
lorsque (C2) devient
immobile. Lorsqu'on
éloigne (C2), les faits
sont identiques, le
courant ayant alors un
sens opposé au sens
précédent.
b . Supposons (C2) fixe et déplaçons (C1) Le galvanomètre G est encore parcouru par
un courant, le sens du courant change selon que l'on approche ou on éloigne (C1) de (C2).
Expérience 2
Remplaçons (C1) par un aimant droit. Les résultats sont identiques aux précédents : le
galvanomètreG est parcouru par un courant dont le sens change selon qu'on approche ou on
éloigne (C2) de l'aimant.
Fig.1
(C2)
(C1)
G
I
R
E
+

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Expérience 3
Revenons aux deux bobines (C1) et (C2), mais supposons les immobiles l'une par rapport à
l'autre ; cette fois, l'intensité I du courant augmente (ou diminue), le courant ne changeant
pas de sens. Le galvanomètre G est encore parcouru par un courant dont le sens change
selon que I augmente ou diminue.
Expérience 4
Supposons
maintenant que (C2)
entoure (C1), (C1)
étant parcouru par un
courant d'intensité
constante I.
Introduisons un noyau
de fer doux dans (C1).
On s'aperçoit que le galvanomètre auquel est relié (C2) dévie. Le sens du courant change
selon que l'on introduit ou on retire le noyau de fer doux.
Expérience 5
Considérons le circuit ci-contre (C2)
placé dans un champ magnétique
invariable et uniforme :
E
Fig.2
I
(C2)
(C1)
G
M’
B
M
Fig.3
G
(C2)

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- MM' est un rail mobile
-
B
est perpendiculaire au plan.
Lorsqu'on déplace le rail mobile MM' le galvanomètre G est parcouru par un courant dont le
sens change lorsqu'on change le sens du déplacement du rail.
Interprétation
Le point commun aux cinq expériences est le suivant : le flux magnétique traversant (C2)
varie au cours du temps. Cette variation se fait :
- Soit par variation du champ magnétique
B
traversant (C2) :
* dans les expériences 1 et 2, le module de
B
diminue lorsque (C2) s'éloigne et
augmente lorsque (C2) se rapproche.
* dans l'expérience 3, le module de
B
augmente avec l'intensité I.
* dans l'expérience 4, le module de
B
augmente lorsqu'on introduit le noyau de fer
doux, dont le rôle est de canaliser les lignes du champ magnétique, donc d'augmenter
localement le module de
B
;
- Soit par variation de la surface du circuit comme dans l’expérience 5.
Le courant traversant (C2) est appelé courant induit. Le circuit (C2) est le circuit induit, le
circuit (C1) éventuel est le circuit inducteur.
L'apparition d’un courant induit, indiquant l'existence d'une force électromotrice (f.é.m)
appelée f.é.m induite, constitue le phénomène d'induction électromagnétique.
I. 2 Loi de Faraday
Quand le flux d’un champ magnétique à travers un circuit conducteur fermé varie dans le
temps, il apparaît à chaque instant, dans ce circuit, une f.é.m d'induction :
td
d
e 
(1)

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en webers, t en secondes, la f.é.m e en volts.
I. 3 Loi de Lenz
Le sens des courants induits est tel que leurs actions électrodynamiques tendent à s'opposer
aux causes qui leur ont donné naissance.
Remarque
Bien que la loi de lenz n'ajoute rien sur le plan théorique à la loi de Faraday (on pourrait
l'établir à partir de cette dernière), elle est cependant très utile dans la pratique pour prévoir
le sens des courants induits.
II. CIRCUIT MOBILE DANS UN CHAMP
MAGNETIQUE NE DEPENDANT PAS DU
TEMPS
Considérons un circuit filiforme (C), en mouvement avec une vitesse
v
, dans un champ
magnétique ne dépendant pas du temps (c'est donc un champ magnétostatique). Les
charges mobiles q du circuit animées d'une vitesse
v
par rapport à un référentiel galiléen
sont alors soumises à une force de Laplace
  Bvq Fm
Cette relation peut aussi
s'écrire :
m
E qF
Où
  BvEm
est appelé
champ électromoteur.
Examinons la circulation de ce champ, d'origine non électrostatique, le long du circuit (C ) et
qui représente la force électromotrice apparue dans (C).
B
Fig.4
dx
(C)