13.S : Induction électromagnétique (résumé)
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Termes clés
| force électromotrice | force électromotrice générée par un moteur en marche, car elle consiste en une bobine tournant dans un champ magnétique ; elle s'oppose à la tension qui alimente le moteur |
| courant de Eddy | boucle de courant dans un conducteur provoquée par une force électromotrice |
| générateur électrique | dispositif pour convertir le travail mécanique en énergie électrique ; il induit une force électromotrice en faisant tourner une bobine dans un champ magnétique |
| Loi de Faraday | une force électromotrice induite est créée en boucle fermée en raison d'une modification du flux magnétique à travers la boucle |
| champ électrique induit | créé en fonction de l'évolution du flux magnétique au fil du temps |
| champ électromoteur induit | tension de courte durée générée par un conducteur ou une bobine se déplaçant dans un champ magnétique |
| Loi de Lenz | la direction d'une force électromotrice induite s'oppose au changement du flux magnétique qui l'a produite ; c'est le signe négatif de la loi de Faraday |
| amortissement magnétique | traînée produite par les courants de Fou |
| flux magnétique | mesure de la quantité de lignes de champ magnétique traversant une zone donnée |
| force électromotrice induite émotionnellement | tension produite par le mouvement d'un fil conducteur dans un champ magnétique |
| champ électromagnétique maximal | force électromotrice maximale produite par un générateur |
Équations clés
| Flux magnétique | \(\displaystyle Φ_m=∫_S\vec{B}⋅\hat{n}dA\) |
| Loi de Faraday | \(\displaystyle ε=−N\frac{dΦ_m}{dt}\) |
| CEM induit par le mouvement | \(\displaystyle ε=Blv\) |
| Force électromotrice autour d'un circuit | \(\displaystyle ε=∮\vec{E}⋅d\vec{l}=−\frac{dΦ_m}{dt}\) |
| Emf produit par un générateur électrique | \(\displaystyle ε=NBAωsin(ωt)\) |
Résumé
13.2 Loi de Faraday
- Le flux magnétique à travers une zone fermée est défini comme la quantité de lignes de champ traversant une zone de surface A définie par le vecteur de surface unitaire.
- Les unités du flux magnétique sont les webers, où\(\displaystyle 1Wb=1T⋅m^2\).
- La force électromotrice induite dans une boucle fermée en raison d'une modification du flux magnétique à travers la boucle est connue sous le nom de loi de Faraday. S'il n'y a pas de changement du flux magnétique, aucune force électromotrice induite n'est créée.
13.3 Loi de Lenz
- Nous pouvons utiliser la loi de Lenz pour déterminer les directions des champs magnétiques induits, des courants et des champs électromagnétiques.
- La direction d'une force électromotrice induite s'oppose toujours à la modification du flux magnétique qui provoque la force électromotrice, résultat connu sous le nom de loi de Lenz.
13.4 Emf émotionnel
- La relation entre une force électromotrice induite εε dans un fil se déplaçant à une vitesse constante v à travers un champ magnétique B est donnée par\(\displaystyle ε=Blv\).
- Une force électromotrice induite par la loi de Faraday est créée à partir d'une force électromotrice qui s'oppose au changement de flux.
13.5 Champs électriques induits
- Un flux magnétique changeant induit un champ électrique.
- L'évolution du flux magnétique et le champ électrique induit sont tous deux liés à la force électromotrice induite selon la loi de Faraday.
13.6 Courant de Foucault
- Les boucles de courant induites dans les conducteurs mobiles sont appelées courants de Foucault Ils peuvent créer une traînée importante, appelée amortissement magnétique.
- La manipulation des courants de Foucault a donné lieu à des applications telles que les détecteurs de métaux, le freinage dans les trains ou les montagnes russes et les tables de cuisson à induction.
13.7 Générateurs électriques et contre-électromoteurs
- Un générateur électrique fait tourner une bobine dans un champ magnétique, induisant une force électromotrice donnée en fonction du temps, A\(\displaystyle ε=NBAωsin(ωt)\) étant l'aire d'une bobine à N spires tournée à une vitesse angulaire constante\(\displaystyle ω\) dans un champ magnétique uniforme\(\displaystyle \vec{B}\).
- La force électromotrice maximale d'un générateur est de\(\displaystyle ε_0=NBAω\).
- Toute bobine rotative produit une force électromotrice induite. Dans les moteurs, on parle de force électromotrice car elle s'oppose à l'entrée de force électromotrice du moteur.
13.8 Applications de l'induction électromagnétique
- Les disques durs utilisent l'induction magnétique pour lire/écrire des informations.
- D'autres applications de l'induction magnétique peuvent être trouvées dans les tablettes graphiques, les véhicules électriques et hybrides et dans la stimulation magnétique transcrânienne.