B=f(I)

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Alexandre FAURE – http://alx.faure.free.fr
SEANCE 1 : A LA DECOUVERTE DE L’INDUCTION ELECTROMAGNETIQUE
1 P RELIMINAIRES
1.1 U N COURANT CREE UN CHAMPS MAGNETIQUE
Manipulation 1 : On repère la position du pôle Nord à l’aide d’une boussole dont l’extrémité colorée en
rouge indique le nord. Ainsi on détermine le pôle nord de l’aimant duquel « sortent » les lignes de champs.
On constate que le pôle nord de l’aimant est situé à l’extrémité colorée en rouge et par conséquent, le pôle
opposé est le pôle sud.
Manipulation 2 (montage figure 2) : On alimente une bobine de 36 mH Leybold 1000 spires avec une
alimentation stabilisée 0-12 V. On place la boussole devant la bobine avant de déterminer les pôles de la
bobine. Le schéma suivant illustre les observations relatives à cette manipulation :
De plus, en inversant la polarité, on inverse les pôles de la bobine ce qui implique que le champ
magnétique crée part la bobine dépend du sens de circulation des porteurs de charges dans celle-ci.
Manipulation 3 : On remplace la boussole par un tesla mètre et on place en série dans le montage un
ampèremètre. On fait progressivement varier la tension d’alimentation pour faire varier l’intensité et on
obtient les mesures suivantes :
I (mA) 0 0,1 0,401 0,6 0,8 1 1,22
B (mT) 0,12 1,44 5,51 8,18 10,89 13,6 17,18

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Le champ magnétique crée est donc bien proportionnel au courant circulant dans la bobine.
Dans la suite du TP, on considérera la face 1 de la bobine comme celle
2, l’autre.
1.2 U TILISATION D ’ UN GALVANOMETRE
Définition du
galvanomètre (Wikipédia)
analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aig
d'amplifier visuellement un mouvement, elle permet la lecture directe en se
graduée avec les valeurs à mesurer.
Manipulation 4
: On réalise le montage de la figure 3 en utilisant l’alimentation stabilisée 0
tension variable à 0V avant d’allumer la tension d’alimentation et de fixer le calibre du galvanomètre à 3
mA. On allume et augmente lentement la tension d’alimentation (il ne faut pas que l’aiguille du
galvanomètre arrive à saturation).
Le courant circule du potentiel V
+
au potentiel V
aussi le sens de circulation du courant.
2 P HENOMENE D ’ INDUCTION
2.1 A SPECT QUALITATIF :
FORCE ELECTROMOTRICE
2.1.1 C IRCUIT FIXE -
CHAMP VARIABLE
Manipulation 5
: On réalise le montage de la figure 4.
Calibre galvanomètre : 30 µA.
Lorsque l’on déplace l’aimant dans l’axe de la bobine, on constate que suivant les
la circulation du courant n’est pas la même
Interaction
Aimant
SUD
NORD
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 0,2
0,4
B (mT)
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Alexandre FAURE
Le champ magnétique crée est donc bien proportionnel au courant circulant dans la bobine.
Dans la suite du TP, on considérera la face 1 de la bobine comme celle
qui comporte les bornes et la face
galvanomètre (Wikipédia)
: Un galvanomètre
est l'un des modèles d'
analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aig
d'amplifier visuellement un mouvement, elle permet la lecture directe en se
déplaçant
: On réalise le montage de la figure 3 en utilisant l’alimentation stabilisée 0
tension variable à 0V avant d’allumer la tension d’alimentation et de fixer le calibre du galvanomètre à 3
mA. On allume et augmente lentement la tension d’alimentation (il ne faut pas que l’aiguille du
au potentiel V
-
. Le sens positif de mesure du galvanomètre est donc
aussi le sens de circulation du courant.
FORCE ELECTROMOTRICE
D ’ INDUCTION
CHAMP VARIABLE
: On réalise le montage de la figure 4.
Lorsque l’on déplace l’aimant dans l’axe de la bobine, on constate que suivant les
la circulation du courant n’est pas la même
:
entr
e pôles
Circulation du courant
Bobine
SUD
Négatif (i < 0)
SUD
Positif (i > 0)
y = 13,805x + 0,004
R² = 0,9991
0,4
0,6 0,8 1
Intensité (mA)
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Le champ magnétique crée est donc bien proportionnel au courant circulant dans la bobine.
qui comporte les bornes et la face
est l'un des modèles d'
ampèremètre de type
analogique. L'appareil est muni d'une aiguille permettant de visualiser la mesure. L'aig
uille est chargée
déplaçant
devant une échelle
: On réalise le montage de la figure 3 en utilisant l’alimentation stabilisée 0
-12V. On fixe la
tension variable à 0V avant d’allumer la tension d’alimentation et de fixer le calibre du galvanomètre à 3
mA. On allume et augmente lentement la tension d’alimentation (il ne faut pas que l’aiguille du
. Le sens positif de mesure du galvanomètre est donc
Lorsque l’on déplace l’aimant dans l’axe de la bobine, on constate que suivant les
interactions entre pôles,
Circulation du courant
Négatif (i < 0)
Positif (i > 0)
1,2 1,4

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De plus, plus le déplacement est rapide, plus la variation de l’intensité est importante lue sur le
galvanomètre.
Lorsque l’on rapproche l’aimant pôle Sud de la bobine face 1, le sens du courant parcourant la bobine est
négatif. Ce qui concorde avec la détermination des pôles de la bobine en première partie car deux pôles de
même nature se repoussent contrairement à deux pôles de nature différentes qui s’attirent.
Conclusion : Un courant est crée ; il y a donc présence d’un champ magnétique induit par la bobine pour,
en quelque sorte, contrer la variation de champ crée par l’aimant introduit.
Lorsque l’on éloigne l’aimant de la bobine, le galvanomètre indique un sens de circulation du courant positif
dans la bobine.
Dès lors, on peut affirmer sans crainte :
Si B
aimant
est le champ magnétique crée par l’aimant au niveau de la bobine, le champ induit s’oppose à la
variation de B
aimant
.
Manipulation 6 : Si on remplace le galvanomètre par un voltmètre dans le montage de la figure 4, les
mêmes effets seront évidemment observés. On constate donc aussi l’existence d’une force électromotrice
e <0 c'est-à-dire, du même signe que i lue.
On affirmera donc :
Le mouvement de l’aimant dans la bobine crée une force électromotrice proportionnelle à la variation de
B
aimant
.
2.1.2 R ELATIVITE DES MOUVEMENTS : C IRCUIT MOBILE – C HAMP FIXE
Manipulation 7 : On reprend le montage 4 et on insére la bobine verticalement vers le bas de l’aimant,
fixe. Le principe de relativité des mouvements est vérifié et le courant induit par la bobine est dans le même
sens que dans la manipulation circuit fixe – champ variable.
2.2 A SPECT QUANTITATIF : N OTION DE FLUX MAGNETIQUE
Pour cette partie, suivre le mode opératoire pour l’utilisation du logiciel Cassilab dans le cahier de TP.
Notes supplémentaires :
Phi = -1*(INTEG(Y3,Y2))+a*Y2
Valeur de a : a = - 0.003186
Flux magnétique : Le flux d'induction magnétique Φ qui traverse une surface est égal au nombre de
lignes de forces du champ d'induction magnétique qui pénètre une surface . Il correspond au produit
scalaire de ces deux vecteurs.

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où
θ est l'angle entre les lignes du champ d'induction
La loi de Lenz
précise que, si une variation de flux d
électrique, une force électromotrice
e
créée pour s'opposer à la variation de flux
3 M ESURE DU COEFFICIENT D ’
INDUCTANCE MUTUELLE
Voir cahier de TD.
Inductance mutuelle
Lorsqu’un circuit 1 traversé par un courant
peut écrire :
La valeur de cette mutuelle
inductance dépend des deux circuits en présence (caractéristiques
géométriques
, nombre de spires) mais aussi de leur position relative
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est l'angle entre les lignes du champ d'induction
et le vecteur normal
au plan de la surface S.
précise que, si une variation de flux d
Φ(t
) apparaît dans un cadre constitué d'un conducteur
e
(t
) apparaîtra aux bornes de ce cadre. Cette force électromotrice est
créée pour s'opposer à la variation de flux
dans le cadre.
INDUCTANCE MUTUELLE
Lorsqu’un circuit 1 traversé par un courant
noté , produit un champ magnét
ique à travers un circuit 2, on
inductance dépend des deux circuits en présence (caractéristiques
, nombre de spires) mais aussi de leur position relative
: éloignement et orientation.
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au plan de la surface S.
) apparaît dans un cadre constitué d'un conducteur
) apparaîtra aux bornes de ce cadre. Cette force électromotrice est
ique à travers un circuit 2, on
inductance dépend des deux circuits en présence (caractéristiques
: éloignement et orientation.