Phys. N° 14 :
Le Phénomène d'induction

Cours
 

   

 

 

 

I - Induction électromagnétique.
1)- Mise en évidence expérimentale.

2)- Interprétation.

 

II- La Loi de Lenz.

1)- Expérience.

2)- Loi de Lenz.

2)- Applications.

III - Bobine inductrice.

1)- Expérience.

2)- Applications du phénoimène

d'induction.

IV - Applications. Exercices.


I- L'induction électromagnétique.

1)- Mise en évidence expérimentale.

a)- Montage 1 : Matériel : une bobine, un aimant, un ressort, un ordinateur et le logiciel (oscillant).

- Schéma :

- Observation :

- si la bobine est immobile, la tension aux bornes de la bobine est nulle.

- Si la bobine oscille, une tension variable alternative apparaît aux

bornes de la bobine.

- Terminologie : la tension qui apparaît aux bornes de la bobine est

appelée tension induite ou f.e.m induite.

- La bobine constitue l'induit et l'aimant, l'inducteur.

 b)- Montage 2 : Matériel : Un galvanomètre, une bobine et un aimant.

- Schéma :

- Un galvanomètre est un instrument qui permet la mesure de l'intensité

de courants très faibles (jusqu'à 1 nA).

- Observations :

- lorsque l'on approche un pôle Nord d'aimant de la bobine,

- le spot du galvanomètre se déplace dans un sens, si l'on éloigne un

pôle Nord d'aimant,

- le spot du galvanomètre se déplace dans le sens inverse.

- On peut refaire l'expérience en approchant un pôle sud d'aimant ou en

éloignant un pôle sud d'aimant (l'expérience est exploitée plus loin).

- Terminologie : on dit qu'il apparaît un courant induit dans le circuit

constitué par la bobine est le galvanomètre.

 

 c)- Remarques :

- Le courant induit n'apparaît que lors du déplacement de l'aimant ou de

la bobine.

- Le sens du courant dépend du sens de déplacement et du pôle de

l'aimant en regard de la bobine.

- L'intensité instantanée du courant dépend de la vitesse de déplacement.

 2)- Interprétation.

L'aimant crée un champ magnétique dans tout l'espace environnant.

 Un déplacement de l'aimant entraîne une variation du champ magnétique

dans le temps et dans l'espace.

En conséquence, le champ magnétique dans la bobine varie au cours du temps.

La variation de la valeur du champ magnétique dans la bobine est à

l'origine d'une f.e.m induite et par conséquent d'un courant induit si le

circuit est fermé.

La f.e.m. induite dépend de la rapidité de la variation du champ

magnétique à l'intérieur de la bobine.

 II- La Loi de Lenz.

 1)- Expérience. Matériel : galvanomètre, bobine, aimant.

a)- Expérience 1.

- Schéma :

- Lorsque l'on approche l'aimant de la bobine, la valeur du champ

magnétique créé par l'aimant augmente,

 alors, la bobine crée un courant induit i qui engendre un champ

magnétique induit qui s'oppose à l'augmentation du champ

magnétique créé par l'aimant.

 - La bobine présente donc une face Nord en regard du pôle Nord de l'aimant.

 

 b)- Expérience 2.

- Schéma :

- Lorsque l'on éloigne l'aimant de la bobine, la valeur du champ

magnétique créé par l'aimant diminue, alors, la bobine crée un

courant induit i qui engendre un champ magnétique induit qui

s'oppose à la diminution du champ créé par l'aimant.

 - La bobine présente donc une face Sud en regard du pôle Nord de l'aimant.

2)- Loi de Lenz.

Si l'on obtient un courant induit par variation du champ magnétique inducteur :

- Quand la valeur du champ magnétique inducteur augmente, le

courant induit engendre un vecteur champ magnétique induit en sens

inverse du vecteur champ magnétique inducteur .

- Quand la valeur du champ magnétique inducteur diminue, le

courant induit engendre un vecteur champ magnétique induit de

même sens que celui du vecteur champ magnétique inducteur .

 3)- Applications.

- Schéma 1:

- Représenter sur la figure :

- Le vecteur champ magnétique inducteur ,

le vecteur champ magnétique induit ,

le sens du courant induit i dans le circuit

et la face de la bobine en regard de l'aimant.

- Réponse 1 :

 - Schéma 2 :

- Représenter sur la figure :

- Le vecteur champ magnétique inducteur ,

le vecteur champ magnétique induit ,

le sens du courant induit i dans le circuit

et la face de la bobine en regard de l'aimant.

- Réponse 2 :

  - Remarque : le champ induit ne s'oppose

pas au champ inducteur mais à sa variation.

 

III- Bobine inductrice.

 1)- Expérience. Matériel : deux bobines, G.B.F et oscilloscope.

- Schéma :

- On remplace l'aimant par une seconde bobine que l'on alimente en

série avec un G.B.F qui délivre une tension variable alternative. Ici

l'inducteur et l'induit sont fixes.

- L'inducteur est la bobine 1 qui est parcourue par un courant variable.

Elle crée un champ variable dans tout l'espace environnant. La

bobine 2 "voit" un champ magnétique variable.

- C'est ce phénomène qui est responsable de l'apparition de la f.e.m.

induite et d'un courant induit dans la bobine 2.

- Si on augmente la fréquence de l'inducteur, on augmente la valeur de la

f.e.m. d'induction.

- Si l'on introduit un noyau de fer doux dans la bobine, on augmente la

valeur de la f.e.m. d'induction.

 

2)- Application du phénomène d'induction.

C'est le phénomène d'induction qui est à la base de la

production et de la distribution des courants alternatifs

que chacun utilise (alternateurs, transformateurs).

- Autres applications :

la cuisinière à induction, freins électromagnétiques.

IV- Applications.

1)- Exercice 10 page 236.

2)- Exercice 16 page 237.

3)- Exercice 5 page 235.

4)- Exercice 6 page 235.

5)- Exercice 7 page 236.

6)- Exercice 14 page 237.

7)- Exercice 15 page 237.