I. Flux magnétique
1. Vecteur surface
Le vecteur surface ⃗S est normal au plan du circuit. Son sens est fixé par la règle de l'observateur d'Ampère ou par le sens positif choisi.
2. Définition du flux
Le flux magnétique est la grandeur algébrique qui mesure la quantité de champ magnétique traversant une surface.
φ = ⃗B · ⃗S = B·S·cos θ
Pour N spires : φ = N·B·S·cos θ
- Unité : Weber (Wb)
- Mesure : fluxmètre
- Flux maximal : φ = NBS lorsque ⃗B et ⃗S ont même direction et même sens.
II. Phénomène d'induction électromagnétique
L'induction électromagnétique est l'apparition d'un courant induit dans un circuit fermé lorsqu'il y a variation du flux magnétique à travers ce circuit.
Situations produisant un courant induit
- Mouvement relatif d'un aimant et d'une bobine
- Rotation d'un circuit dans un champ magnétique
- Variation de la surface du circuit plongée dans le champ
- Déplacement d'une bobine inductrice
- Ouverture ou fermeture d'un circuit inducteur
Le courant induit existe seulement pendant la variation du flux. Il s'annule lorsque le flux devient constant.
III. Inducteur et induit
| Terme | Signification |
|---|
| Inducteur | Élément qui crée le champ magnétique variable (aimant, bobine parcourue par un courant) |
| Induit | Circuit où apparaît le courant induit |
| Courant induit | Courant créé par la variation du flux |
IV. Lois de l'induction
1. Loi de Lenz
Le sens du courant induit est tel que, par ses effets, il s'oppose à la cause qui lui donne naissance.
Cette loi permet de prévoir le sens du courant induit.
2. Loi de Faraday
e = − dφ/dt
Tout circuit soumis à une variation de flux est le siège d'une force électromotrice induite e. Le signe « − » traduit la loi de Lenz.
V. Courant induit et circuit
1. Circuit fermé
i = e/(R + r) = − 1/(R + r) · dφ/dt
2. Circuit ouvert
Il n'y a pas de courant induit (i = 0), mais la f.é.m. induite existe toujours.
u = −e = dφ/dt
3. Quantité d'électricité induite
Q = −(φf − φi)/(R + r)
VI. Sens du courant
- Choisir un sens positif et donc un vecteur surface ⃗S.
- Calculer φ = NBS cos θ.
- Utiliser e = −dφ/dt.
- Si e > 0 : courant dans le sens positif choisi.
- Si e < 0 : courant dans le sens opposé.
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