L’induction électromagnétique est le phénomène physique par lequel une variation du flux magnétique à travers un circuit électrique crée une force électromotrice (tension induite) dans ce circuit. Découverte par Faraday en 1831, c’est le principe de tous les générateurs électriques.
Observer expérimentalement l’induction électromagnétique
Avec l’application FizziQ, on peut mettre en évidence l’induction de façon indirecte.
Étapes :
- Utiliser le magnétomètre pour observer les variations de champ magnétique
- Déplacer un aimant près d’une bobine connectée à un voltmètre ou un oscilloscope
- Observer que la tension induite n’apparaît que lors du mouvement
- Vérifier que le sens du courant change avec le sens du mouvement
- Faire tourner un aimant près du smartphone et observer les oscillations du champ
- Relier aux phénomènes du quotidien (dynamo, recharge sans fil)
Activités scientifiques sur ce thème
Prolongements possibles avec FizziQ : fonctionnement d’un alternateur et freinage par induction.
En savoir plus
Loi de Faraday :
La force électromotrice induite est égale à l’opposé de la dérivée du flux magnétique :
e = -dΦ/dt
Le signe moins traduit la loi de Lenz : le courant induit s’oppose à la cause qui lui a donné naissance.
Conditions d’induction :
Il faut une variation du flux, qui peut résulter de :
- Mouvement de l’aimant ou de la bobine
- Rotation dans un champ magnétique
- Variation de l’intensité du champ
- Variation de la surface de la bobine
Applications :
| Application | Principe |
|---|---|
| Alternateur | Rotation d’un aimant dans une bobine |
| Dynamo de vélo | Rotation d’un aimant |
| Transformateur | Variation de courant dans une bobine |
| Freinage à courants de Foucault | Induction dans une pièce conductrice |
| Recharge sans fil | Induction entre deux bobines |
Formule
Loi de Faraday-Lenz : e = -dΦ/dt
Flux magnétique : Φ = B × S × cos(θ)
Force électromotrice pour une bobine à N spires : e = -N × dΦ/dt
où :
- e : force électromotrice induite (V)
- Φ : flux magnétique (Wb = T·m²)
- B : champ magnétique (T)
- S : surface de la spire (m²)
- θ : angle entre B et la normale à la surface
Exemples d’application
- Une centrale électrique produit de l’électricité par rotation de bobines dans un champ magnétique
- Les plaques à induction chauffent par courants de Foucault dans le fond de la casserole
- Les détecteurs de métaux créent des courants induits dans les objets métalliques
- La recharge sans fil des smartphones utilise l’induction entre deux bobines
FAQ
Q : Peut-on détecter l’induction avec FizziQ ? R : Indirectement. Le magnétomètre montre les variations de champ, mais pour voir la tension induite, il faut un voltmètre connecté à une bobine.
Q : Pourquoi faut-il un mouvement ? R : C’est la variation du flux qui crée la tension, pas le flux lui-même. Un champ constant ne produit pas d’induction.
Q : La loi de Lenz, c’est quoi ? R : Le courant induit crée un champ magnétique qui s’oppose au changement du flux. C’est une forme de conservation de l’énergie.
Q : Pourquoi dit-on que l’induction “ralentit” ? R : Les courants induits créent une force qui s’oppose au mouvement (freinage magnétique). C’est le principe du freinage par courants de Foucault.
Concepts liés
Champ magnétique - Force électromotrice - Loi de Faraday - Loi de Lenz - Courants de Foucault - Alternateur