Loi d'induction de Faraday

Michel Faraday a élaboré

Comment un champ magnétique changeant génère un courant électrique dans un conducteur?

Loi d'induction de Faraday

Il a déclaré que la tension induite dans un circuit est proportionnelle à la vitesse de changement du flux magnétique par temps ou si le champ magnétique change, la force électromotrice induite ou la tension sera plus élevée et la direction du changement du champ magnétique régule la direction du courant. C'est ce qu'on appelle la loi de Faraday.

Michael Faraday
Michael Faraday, Image de - Thomas PhillipsHuile M Faraday Th Phillips 1842, marqué comme domaine public, plus de détails sur Wikimedia Commons

Flux magnétique

Le flux magnétique peut être énoncé mathématiquement comme ΦB = BA cosLoi d'induction de FaradayLoi d'induction de Faraday

A est la surface sur laquelle le champ magnétique uniforme B agit.
ΦB est le flux magnétique. est l'angle entre et B et A.

Façons de changer le flux magnétique: -

  • À partir de l'équation ci-dessus, il est compréhensible que le flux puisse varier si nous modifions le champ magnétique de magnitude.
  • L'angle entre le champ magnétique B et le plan de la bobine peut également être modifié, la surface A est également un paramètre modifiable.

Quelques faits importants sur le flux magnétique:

  • Le flux magnétique est une quantité scalaire.
  • L'unité SI du flux magnétique est notée weber (Wb)
  • 1 Wb = 1 Tesla.
  • L'unité CGS du flux magnétique est Maxwell.
  • 1Wb = Maxwell.

Maintenant, selon la loi d'induction de Faraday, e(T)= Loi d'induction de FaradayΦB.

Dans le cas d'une bobine de N tours, le changement de flux à chaque tour est le même et donc la force électromotrice totale induite devient, e(T)= Loi d'induction de FaradayΦB.

Le signe négatif spécifie la direction de la force électromotrice induite, qui est conforme à la loi de Lenz qui est énoncée comme suit:

La direction de la force électromotrice induite et donc la direction du courant induit dans un circuit est de s'opposer à la cause à laquelle ils ont été produits, c'est-à-dire si le flux augmente, alors la force électromotrice induite sera produite dans une direction qui tentera pour diminuer le flux et vice-versa.

En réalité, la loi de Lenz est une coïncidence de la conservation de l'énergie. Comme la force électromotrice est induite de telle manière qu'elle s'oppose au changement de flux, il faut donc travailler contre cette opposition donnée par la force électromotrice induite pour s'assurer que le changement de flux se poursuit de la même manière. Ce travail effectué apparaît sous forme d'énergie électrique dans le circuit.

À partir des équations ci-dessus, nous pouvons affirmer que la force électromotrice induite ou le courant électrique dans le circuit peut être augmenté des manières suivantes: -

  • Changer le flux très rapidement peut augmenter la force électromotrice induite.
  • Utilisation d'une tige de noyau de fer doux à l'intérieur de la bobine.
  • Augmenter N, c'est-à-dire augmenter le nombre de tours de la bobine.

Comme on le voit sur la figure, nous pouvons générer une force électromotrice lorsque l'aimant est placé à proximité d'un circuit ou lorsqu'un circuit est placé plus près d'un aimant. Dans ces cas, la direction du courant induit est indiquée.

direction du champ électrique induit selon la loi de Lenz
Direction du champ électrique induit selon la loi de Lenz

Une autre façon dont la force électromotrice peut être induite est le principe de fonctionnement du courant alternatif, où le circuit est une bobine de fil conducteur circulant dans un champ magnétique et donc un flux ΦB changements de manière sinusoïdale dans le temps.

Force électromotrice motrice (une implication de la loi d'induction de Faraday)

Loi de Faraday
Force électromotrice induite en raison de la modification de la zone de flux magnétique due au mouvement relatif

La figure ci-dessus montre un conducteur rectangulaire ABCD sur lequel se déplace une tige conductrice EF à vitesse constante. Le champ magnétique est perpendiculaire, c'est-à-dire vers l'intérieur au plan de la boucle conductrice fermée ABFE. 

Le flux magnétique entouré par la boucle au temps t = ts est,

ΦB (t)= = BA = Blx (t),

Le taux de changement temporel de ce flux, induit une force électromotrice donnée par e = ΦB = (-Blx (t)) = Bl.x (t) = Blv.                                                                                                                          

Cette force électromotrice obtenue grâce au mouvement du conducteur EF au lieu de changer le champ magnétique est appelée force électromotrice motrice.

L'induction électromagnétique explique l'induction de courants et de tensions comme une coïncidence de l'évolution des champs magnétiques. Mais la vision plus moderne affirme que l'induction se produit même en l'absence de fil conducteur ou de tout support matériel.

À propos d'Amrit Shaw

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