Électricité et magnétisme

Induction électromagnétique de Faraday–Lenz

Étudiez ε = −N dΦ₁/dt : la rapidité de variation du flux et le nombre de spires déterminent la f.é.m., le signe moins traduisant la loi de Lenz. Mesurez la f.é.m. induite lorsque le flux varie, puis vérifiez $ε = −N\,dΦ/dt$ .

Lycée

⚠ La simulation d'induction est virtuelle ; éloignez les aimants réels des appareils électroniques sensibles et des dispositifs médicaux implantés.

Matériel

Aimant mobile le long de l'axe de la bobine, déplaçable et réversible
Curseurs de vitesse v et de nombre de spires N ; voltmètre et ampèremètre

Protocole

Modifier la vitesse et le sens du mouvement
Laissez tourner la simulation et observez les appareils de f.é.m. ε et de courant I lorsque l'aimant s'approche puis s'éloigne de la bobine. Augmentez v et comparez la déviation ; augmentez N pour renforcer le signal. Cliquez sur « Inverser le pôle » ou déplacez l'aimant pour inverser la variation de flux, puis vérifiez le changement de signe de ε et I selon la loi de Lenz. Comparez les grandeurs observées à $ε = −N\,dΦ/dt$ .
Vérifier la f.é.m. induite
Gardez le sens du mouvement fixe, faites varier la vitesse de l'aimant puis le nombre de spires N. Notez la f.é.m. et comparez à $\varepsilon = -N\,d\Phi/dt$ : une variation de flux plus rapide donne une f.é.m. plus intense.
Vérifier le signe avec la loi de Lenz
Inversez le pôle de l'aimant ou son sens de déplacement, puis comparez les signes de ε et I. Notez le sens de variation du flux et expliquez pourquoi le courant induit s'oppose à cette variation. Comparez les grandeurs observées à $ε = −N\,dΦ/dt$ .

Simulation

Histoire de l’expérience

Michael Faraday, expérimentateur anglais, découvrit l'induction électromagnétique en 1831 en observant un courant dans une bobine lorsque le champ magnétique variait. Il étudia aimants mobiles, bobines et circuits, et développa l'idée de « lignes de force » pour décrire les champs. Joseph Henry découvrit indépendamment le phénomène à peu près à la même époque ; ces travaux ouvrirent la voie aux générateurs électriques. Faraday établit que la f.é.m. induite dépend de la rapidité de variation du flux magnétique traversant le circuit. En 1834, Heinrich Lenz énonça que le courant induit s'oppose à la variation qui le produit, ce que traduit le signe moins de la loi de Faraday–Lenz. Pour une bobine de N spires, ε = −N dΦ/dt ; le signe dépend des orientations de référence choisies, et non du seul mouvement d'approche ou d'éloignement de l'aimant.

Physiciens associés

Michael Faraday Heinrich Lenz Joseph Henry

Sujets liés de la bibliothèque

Induction électromagnétique, loi de Faraday–Lenz