induction électromagnétique

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Cours 11
Chapitre 11 : induction électromagnétique
I ⁄ mise en évidence expérimentale de l’induction électromagnétique
1. circuit fixe dans un champ magnétique variable
a) Etude expérimentale
b) Interprétation
2. circuit mobile dans un champ fixe
a) Expérience
b) Interprétation
II ⁄ Applications : machines électriques
1. Alternateur
2. transformateur
III ⁄ Courant induit
1. définition
2. Loi de Lenz
3. courant de Foucault
4. Exercice
M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95)
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I / Mise en évidence expérimentale de l’induction électromagnétique
1. Circuit fixe dans un champ magnétique variable
a) Etude expérimentale
Une bobine est reliée à un oscilloscope.
•
On approche le nord d’un aimant droit
→ On visualise une tension positive à l’oscillo.
Voir document 1
•
On éloigne ce nord
→ On visualise une tension négative.
Voir document 1
•
On approche un sud
→ On visualise une tension négative.
Voir document 1
•
On éloigne un sud
→ On visualise une tension positive.
Voir document 1
•
La tension est d’autant plus grande que le déplacement est rapide
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b) Interprétation
Dès que l’on approche ou éloigne une source de champ magnétique d’un circuit électrique
fixe, le champ magnétique qui traverse celui-ci varie et il se crée aux bornes du circuit, une
tension : tension induite.
2. circuit mobile dans un champ fixe
a) expérience
•
On fait bouger une spire autour d’un pole d’un aimant en U.
On observe la tension aux bornes de la spire avec un oscilloscope.
Voir document 2
Quand la spire oscille, on observe, à l’oscillo, une
tension.
Son signe dépend du sens du déplacement.
La tension est plus grande quand le mouvement est
plus rapide.
Elle est nulle quand la spire est immobile.
b) interprétation
Tout se passe comme si le champ magnétique traversant la spire, variait. Donc comme précédemment,
il se crée une tension induite.
II ⁄ Applications : Machines électriques
1.
Alternateur
On fait tourner un aimant droit devant une bobine :
Il se crée une tension induite sinusoïdale.
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Voir document 3
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2.
Transformateur
Voir document 4
La bobine B1 est alimentée par une source sinusoïdale u1
Il se crée donc un champ magnétique variable qui
traverse B2 et induit une tension u2 aux bornes de celleci.
L’amplitude de cette tension dépend du nombre de spires de B1 et B2. : u2 / u1 = N2 / N1.
III ⁄ Courant induit
1.
Définition
La tension induite dans un circuit peut provoquer, si celui-ci est fermé, la circulation d’un
courant : courant appelé, courant induit.
2.
Loi de Lenz
Voir document 5
On approche un nord. On constate que l’ampèremètre dévie : il se crée un courant induit
positif.
Ce courant circulant dans la bobine fait apparaître deux faces nord et sud.
Cette face nord (à gauche) a tendance à repousser l’aimant.
Si on généralise cette observation, on obtient la loi de Lenz :
Le courant induit, par ses effets, s’oppose à la cause qui lui a donné naissance.
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3. Courants de Foucault
Toute masse métallique dans un champ magnétique variable est le siège de courants induits,
appelés courants de Foucault, qui ont pour effets d’échauffer le matériau métallique.
4. Exercice
Déterminer, par la loi de Lenz, le sens du courant induit dans la bobine :
a) on approche un pole Nord
S
N
N
S
i
b) on approche un pole Sud
N
S
N
S
i
c) le champ magnétique uniforme (lignes de champ représentées ci-dessous) augmentent :
i
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Document 1
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Document 2
Document 3
Document 4
Document 5
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