Exercices des Chapitres II-5 et II-6 INDUCTION ET AUTOINDUCTION EXERCICE 1

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Exercices des Chapitres II-5 et II-6
INDUCTION ET AUTOINDUCTION
EXERCICE 1 "Test rapide"
 La tension d'induction qui apparaît aux bornes d'un circuit est appelée :
 f.i.m.  f.m.m.   f.e.m.(force électromotrice)
 Dans le phénomène d'induction, la source de champ magnétique se nomme :
 l'induit   l'inducteur  l'inductance
 Dans le phénomène d'induction, le circuit où apparaît la tension se nomme
 l'induit  l'inducteur  l'inductance
 Le phénomène d'induction apparaît lorsqu'un circuit est soumis a un champ magnétique :
 d'intensité élevée  uniforme   variable dans le temps
 Une tension induite apparaîtra aux bornes d'un circuit plongé dans un champ
magnétique :
 de faible intensité  de forte intensité   il manque des données pour de
se prononcer (champ variable ou pas ?)
 Une bobine est soumise à un champ magnétique uniforme et constant.
Pour qu'il y ait induction, il faut que :
 la bobine possède un nombre élevé de spires
 l'axe de la bobine soit de même direction que le champ magnétique
 la bobine se déplace perpendiculairement au champ magnétique
 La loi de Lenz nous dit, entre autre, que le courant induit produit à son tour un champ
magnétique qui s'oppose :
 au champ magnétique inducteur
 à la variation du champ magnétique inducteur
 à la cause qui lui a donné naissance
 Les courants d'induction volumiques sont appelés :
 courants de Lenz  courants de Farad   courant de Foucault.
EXERCICE 2 "Conducteur mobile"
 Les électrons (q < 0), dans la tige mobile, sont soumis à la force de Lorenz
F qV B
= ∧
(voir schéma de gauche).
Les électrons de la tige se déplacent vers l'avant, le courant circule donc vers l'arrière de
la tige. On a donc i < 0 (le sens réel du courant est opposé à la convention).
 Calculons d'abord la fem e aux bornes de la tige :
e B. .V 2 0,08 2 0,32V
= = × × =
ℓ
.
Appliquons ensuite la loi d'Ohm
3
e 0,32
iR
200.10
−
= = soit
i 1,6A
=.
EXERCICE 3 "Conducteur mobile"
Appliquons directement la relation
6
1000
e B. .V 20.10 0,6 130
3600
−
= = × × ×ℓ soit
V 433 V
≈ µ
.
EXERCICE 4 "production d'une tension"
La figure ci-dessous illustre le phénomène d'induction juste après l'instant t = 0:
 le champ magnétique
B
est dirigé vers le "fond" de la figure et commence à diminuer
d'intensité (rotation de l'aimant),
 le courant induit i dans la bobine veut s'opposer à cette diminution (voir schéma),
 la bobine se comporte en générateur, le fil de potentiel le plus fort (pôle +) sera celui où
veut sortir le courant (comme dans une pile).
⇒ La tension induite e est donc négative (voir branchement de l'oscilloscope).
F qV
B
i
Les électrons ont une
charge q négative
qV
B
F
Sens de déplacement
des électrons
Sens réel du courant
Y
A
Y
B
S
e < 0
sens de
rotation
B
Champ magnétique
à l'instant t = 0
+
Sens que veut avoir
le courant induit i e < 0 car le pôle "+"
de la bobine est relié
à la masse de
l'oscilloscope

1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES http://cbissprof.free.fr Page 2 sur 2 Corrigé des Exercices Chapitre II-5 et II-6 "Induction et Auto-induction"
 Après l'instant t = 0, la tension induite e
commence par être négative (sinusoïde
"inversée").
 On a T = 5×20 = 100ms
⇒
3
1 1
f 10tr /s
T 100.10
−
= = =
⇒
f 600tr / min
=
.
EXERCICE 5 "Sens du courant induit"
La méthode utilisée pour trouver le sens du courant induit est :
 Tracer le vecteur champ magnétique
B
.
 Observer si
B
augmente ou diminue (sens de déplacement de l'aimant).
 Le courant induit i > 0 doit produire un champ qui va s'opposer à la variation de
B
.
EXERCICE 6 "Clôture électrique"
 Entre 40µs et 80µs :
3
6 6
i 600.10 0
u L 0,8
t
80.10 40.10
−
− −
∆ −
= = ×
∆ −
soit
u 12000V
=
.
 Entre 120µs et 160µs :
6
6 6
i 0 600.10
u L 0,8
t
160.10 120.10
−
− −
∆ −
= = ×
∆ −
soit
u 12000V
= −
.
 Voir le schéma complété au dessus.
EXERCICE 7 "Energie dans une bobine"
 La tension U est constante, le courant i(t) va donc
augmenter linéairement (graphe ci-contre)
( )
2
1
1
W L i(t )
2
= ⇒
6
1
W 10.10
i(t ) 1
0,5 0,2
L
2
−
= = × ⇒
1
i(t ) 10mA
=
.
 On a
1 1
1 1
i(t ) 0 i(t )
i
U L L L
t t 0 t
−
∆
= = =
∆ −
⇒
3
1
1i(t )
10.10
t L 0,2
U 12
−
= = × ⇒
1
t 167 s
≈ µ
.
EXERCICE 8 "Mesure d'un inductance"
Considérons les variations de u(t) et i(t) pour 0 < t < 10µs :
On a :
i
u L
t
∆
=
∆
⇒
6
3 3
t 10.10 0
L u 20
i
5.10 ( 5.10 )
−
− −
∆ −
= = ×
∆− −
⇒
L 20mH
=
.
i
(mA)
t
(µs)
600
0
0
80
40
120 160
u(t) en volt
+20
0 20
30 40
t en µs
-20
0 10
i(t) en mA
+5
0 20
30 40
t en µs
-5
0 10
0V
Voie 1 :
10mV / div
DC
Voie 2 :
Inactive
Temps :
20ms / div
0V
t = 0
T = 100ms
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant i
R
B i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
i
R
N
S
Sens de déplacement
de l'aimant
B
u
(kV)
t
(µs)
0
0
80 40 120 160
12
-12
i
(mA)
t
(µs)
i (t
1
)
0
0
t
1