Phys. N° 14 : Le Phénomène d'induction Cours Exercices

I- L'induction électromagnétique.

1)- Mise en évidence expérimentale.

a)- Montage 1 : Matériel : une bobine, un aimant, un ressort, un ordinateur et le logiciel (oscillant).

- Schéma :

- Observation :

 b)- Montage 2 : Matériel : Un galvanomètre, une bobine et un aimant.

- Schéma :

- Un galvanomètre est un instrument qui permet la mesure de l'intensité de courants très faibles (jusqu'à 1 nA). - Observations : - lorsque l'on approche un pôle Nord d'aimant de la bobine, - le spot du galvanomètre se déplace dans un sens, si l'on éloigne un pôle Nord d'aimant, - le spot du galvanomètre se déplace dans le sens inverse. - On peut refaire l'expérience en approchant un pôle sud d'aimant ou en éloignant un pôle sud d'aimant (l'expérience est exploitée plus loin). - Terminologie : - On dit qu'il apparaît un courant induit dans le circuit constitué par la bobine et le galvanomètre.

 

 c)- Remarques :

- Le courant induit n'apparaît que lors du déplacement de l'aimant ou de la bobine. - Le sens du courant dépend du sens de déplacement et du pôle de l'aimant en regard de la bobine. - L'intensité instantanée du courant dépend de la vitesse de déplacement.

 2)- Interprétation.

L'aimant crée un champ magnétique dans tout l'espace environnant. Un déplacement de l'aimant entraîne une variation du champ magnétique dans le temps et dans l'espace. En conséquence, le champ magnétique dans la bobine varie au cours du temps. La variation de la valeur du champ magnétique dans la bobine est à l'origine d'une f.é.m induite et par conséquent d'un courant induit si le circuit est fermé. La f.é.m. induite dépend de la rapidité de la variation du champ magnétique à l'intérieur de la bobine.

 II- La Loi de Lenz.

 1)- Expérience. Matériel : galvanomètre, bobine, aimant.

a)- Expérience 1.

-- Schéma :

- Lorsque l'on approche l'aimant de la bobine, la valeur du champ magnétique créé par l'aimant augmente, alors, la bobine crée un courant induit i qui engendre un champ magnétique induit qui s'oppose à l'augmentation du champ magnétique créé par l'aimant.  - La bobine présente donc une face Nord en regard du pôle Nord de l'aimant.

 

 b)- Expérience 2.

- Schéma :

- Lorsque l'on éloigne l'aimant de la bobine, la valeur du champ magnétique créé par l'aimant diminue, alors, la bobine crée un courant induit i qui engendre un champ magnétique induit qui s'oppose à la diminution du champ créé par l'aimant.  - La bobine présente donc une face Sud en regard du pôle Nord de l'aimant.

2)- Loi de Lenz.

On obtient un courant induit par variation du champ magnétique inducteur : - Quand la valeur du champ magnétique inducteur augmente, le courant induit engendre un vecteur champ magnétique induit en sens inverse du vecteur champ magnétique inducteur . - Quand la valeur du champ magnétique inducteur diminue,  le courant induit engendre un vecteur champ magnétique induit de même sens que celui du vecteur champ magnétique inducteur .

 3)- Applications.

- Schéma 1:

- Représenter sur la figure :

- Schéma 2 :

- Représenter sur la figure :

III- Bobine inductrice.

 1)- Expérience. Matériel : deux bobines, G.B.F et oscilloscope.

- Schéma :

- On remplace l'aimant par une seconde bobine que l'on alimente en série avec un G.B.F qui délivre une tension variable alternative. - Ici l'inducteur et l'induit sont fixes. - L'inducteur est la bobine 1 qui est parcourue par un courant variable. - Elle crée un champ variable dans tout l'espace environnant. - La bobine 2 "voit" un champ magnétique variable. - C'est ce phénomène qui est responsable de l'apparition de la f.é.m. induite et d'un courant induit dans la bobine 2. - Si on augmente la fréquence de l'inducteur, on augmente la valeur de la f.é.m. d'induction. - Si l'on introduit un noyau de fer doux dans la bobine, on augmente la valeur de la f.é.m. d'induction.

 

2)- Application du phénomène d'induction.

C'est le phénomène d'induction qui est à la base de la production et de la distribution des courants alternatifs que chacun utilise (alternateurs, transformateurs). - Autres applications : la cuisinière à induction, freins électromagnétiques.

IV- Applications.

1)- Exercice 10 page 236.

2)- Exercice 16 page 237.

3)- Exercice 5 page 235.

4)- Exercice 6 page 235.

5)- Exercice 7 page 236.

6)- Exercice 14 page 237.

7)- Exercice 15 page 237.