Induction électromagnétique

L'induction électromagnétique est le processus par lequel l'énergie d'un champ électromagnétique est transférée sur un corps exposé sur son rayon. Par exemple, que se passe-t-il avec l'aimant

Qu'est-ce que l'induction électromagnétique?

La Induction électromagnétique Il consiste en l'apparence d'un courant électrique dans un conducteur fermé, grâce au mouvement relatif entre ledit conducteur et une source de champ magnétique, comme un aimant.

En soi, au repos, un aimant ne produira aucun courant dans un circuit voisin. Cependant, si l'aimant ou le circuit se déplace, il est possible de détecter le courant ou la tension à travers un galvanomètre.

La chose importante pour créer le courant, appelé courant induit, est qu'il y a un champ magnétique dont le débit est variable dans le temps, dans l'espace ou les deux.

Les champs magnétiques sont produits par des aimants permanents, mais apparaissent également dans les conducteurs à travers lesquels un courant circule, car le magnétisme est toujours associé aux charges mobiles.

Découverte d'induction électromagnétique

La découverte de l'induction électromagnétique est due au physicien anglais Michael Faraday (1791-1867), un expérimentateur habile d'origine modeste.

Faraday s'est demandé s'il serait possible d'obtenir l'électricité du magnétisme; Déjà un physicien danois, en 1812, avait trouvé le magnétisme d'un courant avec le courant.

En effet, Hans Oersted (1777-1851) a observé que le courant électrique est capable de détourner une boussole, tout comme les aimants. Intéressé par cette découverte, Faraday a commencé à expérimenter en 1825, reliant les bobines de batteries et essayant de détecter un courant électrique.

Mais le courant n'est induit que s'il y a des changements dans l'écoulement du champ magnétique, et Faraday n'a pas vu que l'aiguille de galvanomètre se déplaçait, sauf un peu au début de l'expérience, lorsqu'il a connecté la batterie au circuit, ou En fin de compte, quand il a été déconnecté.

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Ce n'est qu'alors que j'ai observé que l'aiguille s'écarte légèrement, dans une direction lors du tournage.

Il a ensuite réalisé que le magnétisme ne produit du courant électrique que si le flux magnétique à travers le circuit change. Sinon, aucun courant n'apparaît.

Un autre grand expérimentateur, le physicien Heinrich Lenz (1804-1865), a observé, indépendamment, que le courant induit, ou la tension s'il est préféré, s'oppose toujours au changement qui le produit.

Par conséquent, la loi sur l'induction électromagnétique est connue comme le nom de Loi Faraday-Lenz.

Le flux de champ magnétique

L'apparition du courant induit dépend de la variation de l'écoulement du champ magnétique. Naturellement, un champ qui a changé au fil du temps produit nécessairement un flux variable, Faraday a donc observé l'apparition d'un courant induit lorsqu'il est connecté ou déconnecté la batterie.

Cependant, un champ magnétique uniforme peut également générer un courant induit si le circuit se déplace par rapport à celui-ci, de telle manière que la quantité de lignes de champ qui le parcourent augmente ou diminue.

Une autre façon de modifier l'écoulement du champ est de varier la zone exposée du circuit. S'il augmente, le flux aussi, et s'il diminue, le flux diminuera à son tour. Dans les exemples décrits plus tard, il y a plus de détails.

Applications d'induction magnétique

Les découvertes de Faraday et d'autres scientifiques ont conduit à de grandes progrès technologiques du 19e siècle.

De cette façon, la loi sur l'induction électromagnétique, même passée inaperçue par presque toujours, est présente dans de nombreuses applications et appareils à usage quotidien: l'énergie qui atteint la prise de vue domestique, les téléphones, l'équipement médical, à l'intérieur de la voiture, les microphones sans fil, les fours sans fil et cuisines et plus.

Peut vous servir: bras de levier

Vous trouverez ci-dessous trois applications d'induction intéressantes:

Le générateur d'électricité

C'est l'une des applications les plus importantes: un appareil capable de transformer l'énergie mécanique en énergie électrique. L'idée de base du générateur est de mettre une bobine de fil (ou mieux, n bobines) pour tourner à l'intérieur d'un champ magnétique.

De cette façon, le flux de champ varie en continu dans la bobine, produisant un courant induit qui peut être collecté pour allumer une ampoule, entre autres.

Lampe de poche Dinamo

Une lampe de poche Dinamo n'a pas besoin de batteries ou de câbles pour fonctionner, car il est rechargeable manuellement. Contrairement à une lampe de poche commune, à l'intérieur, il y a un aimant capable de se déplacer à travers une boucle, en lançant une induction électromagnétique.

Une lampe de poche Dinamo. Source: Wikimedia Commons

Lorsque vous remuez la lampe de poche, le flux magnétique changeant de l'aimant qui vient et induit un courant alternatif (oscillatoire) dans une boucle. Le courant est rectifié avec un circuit de redresseur très simple (rectifier le courant signifie l'empêcher de changer la direction).

Après cela, le courant continue de charger un condensateur ou un condensateur, et lorsque la lampe de poche est fermée un autre circuit afin que le condensateur soit téléchargé. Ce circuit contient une diode LED de consommation très faible, qui s'allume sur la production de la lumière.

Systèmes de sécurité aéroportuaire

Dans les aéroports, les passagers passent sous un arc qui fonctionne comme un détecteur de métaux. Un système est ensuite activé qui envoie des courants à une bobine qui alternent rapidement, produisant autour de la personne un champ magnétique dont le flux est variable.

Si la personne ne transporte pas d'objets métalliques, aucun courant induit n'est enregistré, mais sinon un courant induit est créé qui active une alarme.

Exemples d'induction électromagnétique

1. Bobine extraite d'un champ magnétique uniforme

Supposons un champ magnétique uniforme qui va de gauche à droite. Extraction de la bobine de la région de champ, un courant y est induit, car le flux magnétique diminue.

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Le courant induit cesse dès que la bobine part complètement du champ et revient si la bobine entre à nouveau, annulant lorsque la bobine est totalement immergée.

2. Aimant en mouvement

Si vous avez une bobine de repos, mais qu'un aimant le passe, un courant dans la bobine est également induit.

3. Générateur coulissant

Vous avez un champ magnétique uniforme, et un circuit qui se compose d'un Riel en forme de U et d'une barre de métal à l'autre extrémité, pour le fermer. Le champ est perpendiculaire à la zone verrouillée par le circuit.

En glissant la barre pour augmenter la zone exposée au champ, un courant est induit qui circule le long du rail et la barre. La même chose se produit si la barre glisse pour réduire la zone.

4. Bobine de rotation dans un champ magnétique uniforme

Si une bobine cassée au milieu d'un champ magnétique uniforme, le vecteur normal de son plan modifie en continu l'angle qui se forme avec le champ. Dans ce cas, le flux magnétique qui traverse la spira est maximum et provoque successivement, générant ainsi un courant alternatif.

5. Un champ magnétique variable dans le temps

Un champ magnétique peut toujours être maintenu perpendiculaire au plan d'une boucle, et rien ne se passe.

Mais si son intensité augmente ou diminue avec le temps, même si la boucle est au repos, le flux magnétique le fera également, et donc un courant induit apparaîtra.

Les références

1. Bauer, w. (2011). Physique pour l'ingénierie et les sciences. 2ieme volume. Mc Graw Hill.
2. Giambattista, un. (2010). La physique. 2e. Élégant. McGraw Hill.
3. Giancoli, D. (2006). Physique: principes avec applications. 6e. Ed Prentice Hall.
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5. Hewitt, P. (2012). Sciences physiques conceptuelles. 5e. Élégant. Pearson.