Question 1 sur 7Choix multipleFacileSciences physiques
Dans quelle unité exprime-t-on le flux magnétique ?
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Tu comprends comment un aimant qui bouge près d'une bobine fait naître un courant : tu calcules le flux magnétique, la force électromotrice induite avec la loi de Faraday et le courant induit, et tu trouves son sens avec la loi de Lenz.
Sur un vélo, la petite dynamo frotte contre la roue et allume la lampe sans pile. À l'intérieur, un aimant tourne devant une bobine de fil de cuivre. Les grands alternateurs des barrages d'Inga, sur le fleuve Congo, fonctionnent sur le même principe, en beaucoup plus gros. Ce phénomène s'appelle l'induction électromagnétique : un courant électrique apparaît dans un circuit fermé quand le champ magnétique qui le traverse varie.
Pour mesurer « combien de champ magnétique » traverse une bobine, on utilise le flux magnétique, noté Φ (on lit « phi »). Pour une bobine de N spires de surface S placée dans un champ uniforme B, Φ = N × B × S × cos α, où α est l'angle entre le champ et la normale aux spires (la droite perpendiculaire à leur surface). B s'exprime en teslas (T), S en mètres carrés (m²) et Φ en webers (Wb). Quand le champ est perpendiculaire aux spires, α = 0, cos α = 1 et Φ = N × B × S.
Un courant induit n'apparaît que si le flux change : on approche ou on éloigne un aimant, on tourne la bobine, ou on fait varier l'intensité du champ. La force électromotrice induite e (en volts) mesure la « poussée » qui met les électrons en mouvement. La loi de Faraday dit que sa valeur moyenne, en valeur absolue, est e = ΔΦ/Δt : la variation du flux divisée par la durée de cette variation. La formule complète s'écrit e = -ΔΦ/Δt ; le signe moins traduit la loi de Lenz vue plus bas. Dans cette leçon, on calcule seulement la valeur de e, sans signe. Plus le flux change vite, plus e est grande. Si le circuit a une résistance totale R, le courant induit vaut i = e/R.
Un exemple
Une bobine de 200 spires, de surface 0,01 m² chacune, est placée perpendiculairement à un champ de 0,5 T. Le champ s'annule en 0,1 s. Étape 1 : flux initial Φ1 = 200 × 0,5 × 0,01 = 1 Wb ; flux final Φ2 = 0. Étape 2 : variation de flux, en valeur absolue, ΔΦ = 1 Wb. Étape 3 : e = ΔΦ/Δt = 1/0,1 = 10 V. Étape 4 : si le circuit a une résistance de 5 Ω, le courant induit vaut i = 10/5 = 2 A.
La loi de Lenz dit que le courant induit circule dans le sens qui s'oppose à la cause qui l'a produit. Si tu approches le pôle nord d'un aimant d'une bobine, la face de la bobine tournée vers l'aimant devient une face nord, pour le repousser. Si tu l'éloignes, cette face devient une face sud, pour le retenir. C'est pour cela qu'il faut fournir un effort pour faire tourner une dynamo qui allume une lampe : cet effort devient de l'énergie électrique.
Astuce
Retiens la phrase : « c'est le changement qui induit ». Un aimant très puissant mais immobile devant une bobine immobile ne produit aucun courant. C'est aussi pour cela qu'un transformateur ne fonctionne qu'en courant alternatif : le courant qui change sans cesse de sens crée un flux qui varie sans cesse.
Attention
L'erreur la plus fréquente est de laisser la surface en centimètres carrés : 100 cm² = 0,01 m², car 1 m² = 10 000 cm². Pense aussi au nombre de spires N, souvent oublié, et à l'angle : si le champ est parallèle aux spires, α = 90°, cos α = 0 et le flux est nul.
À retenir
Φ = N × B × S × cos α, en webers. Un courant induit n'existe que si le flux varie. Loi de Faraday : e = ΔΦ/Δt, puis i = e/R. Loi de Lenz : le courant induit s'oppose à la cause qui lui donne naissance.
Une question à la fois. Après chaque réponse, tu vois tout de suite si c'est juste, et surtout la méthode pour y arriver.
Question 1 sur 7
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