Leçon 11
Induction électromagnétique
D'après la leçon de l'aimant, on sait que :
- Lorsqu'un fil parcouru par un courant électrique se comporte comme un aimant. Il crée un champ magnétique autour de ce fil.
- Lorsqu’un courant électrique parcourt un cylindre de fer enroulé en spires, créant ainsi une bobine. Le cylindre de fer se comporte comme un aimant.
- Placer un fil métallique dans un champ magnétique passant par un courant électrique, l’action de la force magnétique sur le fil permet de déplacer ce fil dans un sens ou dans l’autre. Le sens de déplacement du fil dépend de sens du courant électrique et du champ magnétique.
La physique nous renseigne sur les propriétés remarquables qu'un conducteur électrique peut avoir lorsqu'il est parcouru par un courant électrique ou mis au voisinage d'un champ magnétique mouvant. Il s'agit des effets d'auto-induction ou d'induction électromagnétique. Ces effets ont tendances à s'opposer à la cause qui leur a donné naissance. Leurs applications sont nombreuses, en particulier en électricité et en électromagnétisme.
1. Courant induit :
Observation :
- Lorsqu’on déplace le conducteur à l’intérieur de la bobine, l’aiguille de l’ampèremètre dévie dans un sens ou dans l’autre.
- Quand on approche l’aimant avec le pôle S en premier, il y a un courant dans un sens. Si on éloigne l’aimant, le courant dans la bobine est dans l’autre sens. Si on approche l’aimant avec le pôle N en premier, le courant sera inversé.
a) Définition :
L’aimant en déplacement est l’inducteur, que la bobine est l’induit.
- Une bobine est reliée aux bornes d'un galvanomètre (un microampèremètre à zéro central).
- La bobine est fixe :
Approcher le pôle N ou le pôle S de l’aimant à la bobine puis éloigné assez vivement. Observer l’aiguille du galvanomètre.
Insérer le pôle N de l’aimant dans la bobine et le retirer rapidement. Observer la déviation de l’aiguille.
Répéter l’expérience précédente en inversant le pôle de l’aimant et observer la déviation de l’aiguille.
b) Intensité du courant induit
L’intensité du courant induit augmente :
• lorsqu’on utilise 2 bobines (B augmente)
• lorsqu’on augmente le nombre de conducteurs (ce qu’on enroule de façon à obtenir plusieurs spires)
• lorsqu’on augmente la vitesse de déplacement de l’induit.
Remarque :
Lorsqu’on garde le conducteur immobile et qu’on déplace l’aimant, il y a toujours création d’un courant induit. Toutefois, dès que le mouvement relatif cesse, le courant induit disparaît.
Conclusion :
• Il y a apparition d’un courant induit dans un conducteur à chaque fois qu’il y a déplacement relatif entre l’inducteur et l’induit.
• Le sens du courant induit dépend de celui du mouvement et de celui du champ magnétique.
• L’intensité du courant induit augmente avec celle du champ magnétique, avec le nombre de spires et diminue lorsque la durée du déplacement de l’induit augmente.
2. Sens du courant induit dans une bobine:
Induction avec déplacement
a) b)
c) d)
Lorsqu’on :
- approche un pôle sud de A : un courant induit circule dans le sens tel que en A (figure a) apparaît une face sud répulsion
- éloigne un pôle sud de A : un courant induit circule dans le sens tel que en A (figure b) apparaît une face nord attraction
- approche un pôle nord de A : un courant induit circule dans le sens tel que en A (figure c) apparaît une face nord répulsion
- éloigne un pôle nord de A : un courant induit circule dans le sens tel que en A (figure b) apparaît une face sud attraction
Dans chaque cas, le champ magnétique créé par le courant induit s’oppose au mouvement de l’inducteur (l’aimant).
Enoncé :
Le sens du courant induit est tel que les forces électromagnétiques qu’il crée tendent à s’opposer au mouvement.
3. Action d’un champ magnétique sur un conducteur traversé par un courant :
Expérience :
Prendre un conducteur mobile, suspendu par deux fils conducteurs, est placé perpendiculairement aux lignes d’induction de l'aimant et relier-le aux bornes d’un galvanomètre à zéro central.
Faire déplacer le conducteur en lui faisant couper les lignes de champ. Il s’est produit un phénomène appelé: courant induit.
Lorsqu’on change le sens de déplacement dans le champ magnétique, le sens du courant induit change.
Lorsque le déplacement du conducteur est parallèle au champ magnétique, le courant induit du circuit est nul.
Dans cette expérience, si les conducteurs ne sont pas reliés ; on dit que le circuit est ouvert c’est-à-dire que le courant ne passe pas le circuit. Mais, le circuit sera fermé lorsqu’on branche un galvanomètre ou un ampèremètre dans le circuit.
D’après l’expérience, on peut conclure que : l’apparition du courant dans le circuit fermé est appelé induction électromagnétique et la création du courant est appelé courant induit.
Le sens du courant induit dépend de sens du déplacement du conducteur et du champ magnétique.
CONCLUSION:
Lorsqu’un courant électrique passe perpendiculairement à un champ magnétique, il existe une force appelée Force électromagnétique qui déplace le conducteur en lui faisant couper les lignes d’induction.
Ce déplacement du conducteur est perpendiculaire :
- à la direction du courant.
- à la direction du champ magnétique
Dans l’expérience d’Oersted, les lignes du champ magnétique qu’il crée autour de lui sont des cercles concentriques centrées sur la tige conductrice.
Lorsque les doigts enroulent le fil dans le sens du champ magnétique, le pouce indique le sens du courant induit.
On peut maintenant déterminer expérimentalement la forme du champ magnétique près d’un fil parcouru par un courant électrique :
On peut utiliser la règle de la main droite pour déterminer le sens du champ :
Pouce : Sens du courant conventionnel
Jointures : Endroit où l’on veut évaluer le champ magnétique Paume de la main : Sens du champ magnétique
