Fiche 12 – Loi de Faraday & Induction électromagnétique
Variation du flux magnétique – tension induite – loi de Lenz – cas pratiques.
Objectif : comprendre l’origine de la tension induite, appliquer la loi de Faraday, et déterminer le sens de la fem induite grâce à la loi de Lenz.
1. Principe de l’induction électromagnétique
Lorsqu’un flux magnétique Φ à travers une boucle conductrice varie, une tension apparaît dans cette boucle.
L’origine de ce phénomène est la variation du champ magnétique, de la surface ou de l’orientation de la boucle.
2. Loi de Faraday
La f.é.m. induite e est donnée par :
- e : tension induite (V).
- Φ : flux magnétique (Wb).
- dΦ/dt : vitesse de variation du flux.
Plus le flux varie rapidement, plus la tension induite est grande.
3. Le signe négatif : loi de Lenz
Le signe – exprime que la tension induite agit pour s’opposer à la variation du flux.
Loi de Lenz : Le courant induit circule dans un sens tel que le champ magnétique qu’il crée s’oppose à la variation du flux initial.
Interprétations simples :
- Si le flux augmente → le courant induit crée un champ qui diminue ce flux.
- Si le flux diminue → le courant induit crée un champ qui renforce le flux.
4. Deux types d’induction
a) Induction par variation de B
- B augmente → e induite.
- B diminue → e induite.
b) Induction par mouvement
Déplacement d’une boucle ou variation de son orientation dans un champ magnétique :
La variation peut venir de :
- rotation de la boucle,
- translation dans une zone où B varie,
- déformation de la surface.
5. Loi de Faraday appliquée à une bobine à N spires
Pour une bobine comportant N spires :
Chaque spire subissant la même variation de flux, leurs contributions se cumulent.
6. Conséquences et applications
- alternateurs : tension induite par rotation dans un champ,
- transformateurs : variation du flux dans le noyau,
- effet dynamos,
- capteurs de vitesse (variation rapide du flux),
- freins magnétiques, plaques à induction.
7. À retenir absolument
- Toute variation du flux Φ provoque une f.é.m. induite.
- Loi de Faraday : e = − dΦ/dt.
- Le signe − correspond à la loi de Lenz (opposition à la variation du flux).
- Avec N spires : e = −N · dΦ/dt.
- Induction possible par variation de B, de S ou de l’orientation.
- Principe de base de tous les alternateurs, transformateurs et générateurs.