P5: Chapitre 5: Induction électromagnétique

Dessiner un aimant mobile et une bobine plate

Quelles sont les trois possibilités pour savoir ce qu’il se passe dans une bobine?

1)Brancher ampèremètre dans le circuit

→ un courant induit se manifeste par une d´eviation de l’aiguille

2) placer une petite ampoule ou DEL dans le circuit

→ un courant induit se manifeste par l’allumage de l’ampoule

3) placer un résistor dans le circuit et visualiser la tension à ses bornes - qui est un indicateur du courant dans le circuit - sur un oscilloscope ou un voltmètre

Donner la loi de Faraday.

À quoi sont liés les phénomènes d’induction?

Compléter la phrase: Un circuit fermé qui subit …………… (dépendant du temps) B(t) est le siège ……………….. notée e qui vérifie: …………….

Donner la définition de Φ, ainsi que son unité.

S est la surface qui s’appuie sur le contour Γ, l’orientation de la fém dans le circuit et le sens du vecteur n sont reliés par la règle de la main droite.

Attention, les grandeurs e et Φ sont donc algébriques. (Càd peut prendre des valeurs négatives)

Donner formule du flux total pour un circuit formé de la juxtaposition de N spires.

Φ_tot = NΦ

Donner la loi de Lenz, quel type de loi est-ce et ce qu’il traduit.

Donc:

• Si Φ(t) croît, B(flèche) induit est opposé à B_ext (flèche)

• Si Φ(t) décroît, B(flèche) induit est dans le même sens que B_ext (flèche)

Comment déterminer l’expression d’un champ magnétique variable ?

Grâce à l’Approximation des Régimes Quasi-Stationnaires (ARQS)

Que suppose-t’on dans l’ARQS?

on suppose T >> τ où T est la période caractéristique de variation du courant ou du champ magnétique et τ est la durée de propagation du signal entre la source et le point d’observation.

Montrer que pour un signal périodique:

T >> τ ⇔ f << GHz , ce qui est le cas en pratique.

coquille: τ<<T et non v<<T

Donner l’équation locale de la loi de Faraday: (équation de Maxwell-Faraday)

Donner la démonstration de l'équation de Maxwell-Faraday

Qu’est-ce que le phénomène d’auto-induction?

Soit un circuit parcouru par un courant i(t): on a un phénomène d’induction dû au champ magnétique B(flèche) créé par lui même.

Comment s’appelle la fém d’auto-induction? Et par quelle formule la caractérise-t’on?

Donner la définition du flux propre Φ_p

Quantitativement, toutes les lois sont linéaires, le flux propre Φ_p est donc nécessairement proportionnel à i(t). *

On pose alors Φ_p = Li

Qu’est-ce que L et son unité?

L est un coefficient caractéristique de la géométrie du circuit appel´e inductance propre du circuit (unité Henry, H).

Que quantifie L? Donner formule de e et L est proportionnel à quoi.

L quantifie l’auto-induction du circuit. + Regarder images.

Est-ce qu’une bobine est le siège de pénomène d’auto-induction? Donner le dessin de P5 et P3

Oui

À quoi s’oppose une bobine?

Une bobine s’oppose aux variations du flux magnétique et donc du courant (cf cours d’électricité).

Rappeler le type d’exercice qu’il peut y avoir sur le phénomène d’induction/Auto induction.. etc

Définir le coefficient d’inductance mutuelle M₁₂ des circuits C₁ et C_{2 avec une formule.}

De quoi dépend M₁₂ ?

M₁₂ ne dépend que des circuits (forme, nombre de spires, disposition respective) et de μ₀.

Donner les différentes relations entre M_12, M₂₁,M, l’unité de M ainsi que 2 propriétés sur M.

Décrire ce qu’est un transformateur.

Un transformateur est constitué d’un cadre de fer (plus généralement d’un matériau ferromagnétique) assurant la ≪ canalisation ≫ des lignes de champ B(flèche) (c’est une propriété que nous admettons) créé par deux bobines de N1 et N2 spires. La bobine (1), appelée primaire est alimentée par une tension u1 et la bobine (2) appelée secondaire, alimente un appareil, une charge.

Qu’est-ce qu’un transformateur idéal?

C’est un transformateur dont on suppose les résistances des bobinages nulles, donc B (flèche) est parfaitement canalisé.

En voyant cette image d’un transformateur, donner la relation liant u₂,u₁,N₁,N₂ et donner le rapport de transformation.

Donner le rapport de transformation

Définir le champ électromoteur de Lorentz.

Ce champ électromoteur de Lorentz est à l’origine de quoi?

C’est ce champ électromoteur qui est à l’origine de la fém d’induction.

Donner l’expression de la fém d’induction e_AB

Que note-t’on si la portion de circuit AB possède une résistance R_AB?

On note U_AB = R_AB i_AB − e_AB

Où U_AB est la tension aux bornes du conducteur AB, et i_AB le courant parcourant le conducteur AB.

Donner les deux formules dans tous les cas d’induction de Lorentz.

Donner la méthode de résolution d’un exercice type d’induction de Lorentz.