Exercice d'application n°1 : En considérant le sens du courant induit dans la tige en
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Exercices Chapitre II-5 et II-6 Induction - Cours de
es des Chapitres II-5 et II-6 INDUCTION ET AUTO-INDUCTION EXERCICE 1 "Test rapide"
induction et auto-induction - [Physiqueenstifreefr]
e 1 : (3 points) Un solénoïde constitué de 400 spires circulaires de diamètre 5 cm a une
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Ch 7 : Induction et autoinduction - Free
Exercice d'application n°1 : En considérant le sens du courant induit dans la tige en
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: A proximité d'une bobine B qui est fermée sur un microampèremètre, on place un aimant droit(
Exercices corrigés : induction
iner la fem induite 2 Faire le bilan des forces s'exerçant sur cette derni` ere, et les expliciter en
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1et_ch7(Induction).odt Marie Pierrot - Lycée du Rempart 01/03/10
Ch. 7 : Induction et autoinduction
1. Phénomène d'induction.1.1. Exp
ériences.Exp
érience 1 :
Une tension variable appara
ît aux
bornes de la bobine.A votre avis : Pourquoi ?
Qu'estce qui change pour la bobine ?
A quoi r
éagitelle ?
Que se passetil quand on
éloigne l'aimant,
quand on change la vitesse de rotation de l'aimant, essayez de comprendre...Observation :
Quand on
éloigne l'aimant, la tension engendrée est plus faible. Plus l'aimant tourne vite et plus l'amplitude du signal est
importante.Interpr
étation :
La tension induite (engendr
ée dans la bobine) dépend de la variation de l'intensité du champ magnétique qui existe à
l'intérieur de la bobine.Exp
érience 2 :
Observation :
Lorsqu'on d
éplace un aimant par rapport à la bobine on observe qu'un courant nait dans la bobine.Selon qu'on avance ou qu'on retire l'aimant le sens du courant change, de m
ême que si l'on retourne l'aimant.Variation du champ magnétique dans la bobineQuelle led est
passante ?Signe de vSigne de iPôle dévellopé en
regard de l'aimantOn approche le p
ôle nordB↗La vertev < 0i < 0Nord
On éloigne le pôle nordB↘La rougev > 0i > 0SudOn approche le p
ôle sudB↘La rougev > 0i > 0Sud
On éloigne le pôle sudB↗La vertev < 0i < 0Nord1.2. Tension induite dans un fil rectiligne en mouvement dans un champ magn
étique uniforme.Un conducteur rectiligne est en mouvement dans un champ magnétique constant B.
Il se d
éplace à la vitesse v uniforme et sa longueur est appelée l. Les électrons libres se mettent en mouvement à l'intérieur du conducteur sous l'action de la force de Lorentz et une tension apparaît aux bornes de la tige
d'expression : e = B∙l∙vPage 1 sur 4Matériel :
* 1 bobine de au moins 1000 spires * 1 aimant droit * 1 bobine plate montée sur un axe horizontal. * 1 A.O. * 1 Potentiomètre de 100 kW * 2 led: une rouge et une verte * 1 oscilloscopeMatériel :
·le dispositif form
é d'une bobine, pouvant se déplacer
en translation, et un aimant droit monté sur pivot.·1 oscilloscope
·Demander aussi un aimant
à 6 pôles pour voir...
Oscilloscope
evPôle Nord
Pôle Sud
v iConvertisseur i / v
verterouge1et_ch7(Induction).odt Marie Pierrot - Lycée du Rempart 01/03/10
Exercices : Contr
ôle des connaissances et exercice 5 p101.Exercice d'application n°1 : En consid
érant le sens du courant induit dans la tige en mouvement, déterminer le sens de la force de Laplace
appliquée à la tige, causée par ce courant induit. Conclusion ?La force de Laplace qui nait est dans le sens oppos
ée à celui de la vitesse v, elle freine la tige !1.3. Loi de Lenz. Le phénomène d'induction électromagnétique est tel que par ses effets il s'oppose à la cause qui lui a donné
naissance. ( Par ses effets, le courant induit s'oppose à la cause qui lui a donné naissance ).1.4. Applications1.4.1. Moteur
à courant continuExp
érience : démonstration du principe de fonctionnement avec une pile, une petite bobine et un aimant...1.4.2. Plaques chauffantes
à inductionDes courants induits naissent dans le fond des casseroles qui est tr ès résistant. Par effet Joule la casserole s'échauffe et fini par chauffer son contenu !1.4.3. Freins
à courant de FoucaultLes courants induits dans le disque qui tourne créent un champ magnétique qui
va s'opposer à la rotation du disque.Ce type de frein est appel é " ralentisseur » car il freine beaucoup quand la vitesse est grande et peu lorsque la vitesse est faible...Il est utilis
é dans les camions, les autobus et les trains et est toujours associé à un autre type de frein. http://fr.wikipedia.org/wiki/Frein_à_courants_de_Foucault1.4.4. Transformateur
Une bobine (primaire) est aliment
ée par une tension
sinuso ïdale U1. Elle créé un champ magnétique sinusoïdale qui, guid é par le noyau de fer, va traverser l'autre bobine (secondaire) et faire naître entre ses bornes une tension
sinusoïdale U2.
Page 2 sur 4
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2. Autoinduction.
2.1. Exp
érience :Pouvezvous interpr
éter ces courbes ?
Interpr
étation :
La tension u est variable Le champ magn
étique à l'intérieur de la bobine est variable apparition d'une f.é.m. qui, d'après la loi de Lenz, s'oppose à la cause qui lui a donné naissance... Ainsi lorsque la tension u(t) passe de la valeur
zéro à 6 V, le courant ne peut croître instantanément car la f.é.m. qui prend naissance s'oppose à cette croissance.C'est le ph
énomène d'autoinduction : la bobine est à la fois inducteur et induit.2.2. Inductance d'une bobine.
Définition :La facult
é des bobines à " s'autoinduire » est caractérisée par un paramètre " L » que l'on appelle inductance propre de
la bobine. Elle s'exprime en Henry (symbole H) et d épend de la géométrie de la bobine.Exemple :L'inductance d'une bobine longue (sol
énoïde) s'exprime : L=μ0
N²∙S
loù N est le nombre de spires, S est la surface d'une spire (en m2) et l est la longueur de la bobine (en m).
Exercice d'application n
°2Quel est le nombre de spires de la bobine de laboratoire sachant que son inductance est de 50 mH (sans noyau de fer
l'intérieur). La surface d'une spire est en moyenne de 5 cm2 et sa longueur est de 20 cm. Réponse : N = 4000 spires environRemarques:
1) Le noyau de fer doux
à l'intérieur de la bobine permet d'augmenter son inductance propre L2) En g énéral une bobine réelle est à la fois inductive et résistive:Repr ésentation d'une bobine réelle:3) Pour fabriquer un r ésistor pur, on double le fil avant de le bobiner...Les champs cr éés par les deux spires voisines sont opposés et s'annulent. Ainsi le champ magn étique à l'intérieur est nul et l'inductance aussi.Page 3 sur 4RrG.B.F.
COML, r(1)(2)K
uvoie 1 voie 2 rL, rL≃Mat
ériel à demander :
G.B.F.
Boiteà décade. Bobine d'induction.
R = 1 k .
Pour L = 1H,
prendre f = 200 Hz. t 6V T O Ri t 6V T O RiK en position 1 K en position 2 Voie 1u
06VTVoie 2 :
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2.3. Relation entre u et i pour une bobine
2.3.1. Bobine id
éaleUne bobine id
éale est une bobine dont la résistance est nulle : 2.3.2. Relation entre u et i (loi d'Ohm)La relation entre u et i pour une bobine id
éale est : o
ù :-u est la tension en Volt
-L est l'inductance de la bobine en Henry didtest la dérivée de la fonction i(t) par rapport au temps t (elle représente les variations de i)Cons
équences :En r
égime continu la dérivée de i par rapport au temps est nulle (dérivée d'une fonction constante) et donc la tension au
bornes de la bobine est nulle aussi : La bobine id éale se comporte comme un courtcircuit.2.3.3. Loi d'Ohm pour une bobine r éelle. u = uL + ur soit u=riLdi dt2.4. Energie emmagasin
ée par une bobine.La bobine parfaite ne produit pas de chaleur, pas d'effet Joule. En r égime variable elle absorbe de l'énergie qu'elle stocke sous forme magnétique et qu'elle peut ensuite restituer.L'
énergie emmagasinée dans une bobine a pour expression:où W, l'énergie s'exprime en joules (J) ; L en henrys (H) et I en ampères (A)2.5. Application : lissage d'un courant.