(loi de Faraday)Capsule induction électromagnétique
Martin Aubé
Collège de Sherbrooke
02/2003
Note: le sections équivalentes dans le volume Physique II: Électricité et magnétisme de Benson sont marqués de noir.
Force électromotrice dans une boucle de courant [10.1] [10.2] [10.3]
Les équations de Maxwell qui décrivent le comportement des ondes électromagnétiques indiquent que les champs électriques et magnétiques ne sont pas indépendants. Ainsi il est possible de produire un champ électrique en faisant varier un champ magnétique. En fait un changement de flux magnétique induit une force électromotrice é (ou FEM') qui explique la mise en circulation de charges .
(loi de Faraday)
où
La force électromotrice représente le travail effectué par unité de charge par une source. Il s'agit donc d'un potentiel électrique! Cette FEM aura toujours tendance à s'opposer à la variation de flux magnétique.
La variation de flux peut avoir plusieurs origines:
variation de l'aire de la boucle
rotation de la boucle
rotation de B
variation de la grandeur de B
Pour N boucles:
FEM induite dans un conducteur en mouvement [10.7]
Soit une tige conductrice de longueur L se déplacant perpendiculairement dans un champ magnétique constant B. La force de Lorentz communiquée aux électrons libres du conducteurs aura pour effet de déplacer les électrons dans le conducteur jusqu'à l'atteinde d'un état d'équilibre occasionné par la l'apparition d'un champ électrique du à la répartition inégale des charges dans la tige.
et
donc
Une tige en mouvement dans un champ magnétique constitue donc une source de tension.
Autre démonstration avec la loi de Faraday:
Si la tige se déplace à vitesse constante sur un cadre illustre ci-dessous.
c.q.f.d.
À l'inverse s, le fait l'appliquer une différence de potentiel au bornes de la tige aura pour effet de la propulser à la vitesse:
Courants de Foucault [10.8]
Ainsi lors du mouvement d'un conducteur bi-dimensionnel dans un champ magnétique, les électrons auront tendance à se mettre en rotation et il y a donc apparition de courants électriques circulaires dans le plan conducteur.
Application: Amortisseur électromagnétique (balance, trains supraconducteurs?)