Obtenir de l’énergie électrique par induction électromagnétique

Induction électromagnétique

Flux magnétique

Un flux magnétique est créé lorsqu’un champ magnétique traverse une surface qui est perpendiculaire aux lignes de champ.

Tension et courant induits (loi de Faraday)

Lorsque l’on approche un aimant d’une bobine, on modifie la valeur du flux magnétique au travers de la bobine. Cette variation de flux magnétique engendre dans la bobine :

• Un courant induit si le circuit de la bobine est fermé ;
• Une tension induite à ses bornes si le circuit est ouvert.

Lorsque le mouvement de l’aimant cesse, le flux magnétique ne varie plus, le courant induit ou la tension induite s’annule.

Loi de Lenz

Lorsque l’on approche d’une bobine le pôle nord d’un aimant droit, une face nord apparaît sur la bobine en regard de l’aimant. Un champ magnétique dans la bobine est créé par la variation de flux magnétique générée par l’approche de l’aimant. Simultanément, un courant électrique apparaît dans la bobine, dont le sens est tel que par ses effets, il s’oppose à la cause qui lui donne naissance.

Création d’un champ magnétique

Un champ, en physique, est une zone où un phénomène physique agit. Ce phénomène physique peut être mesuré en chaque point de la zone définie, et caractérisé par une valeur.

Un champ magnétique est donc une zone où chaque point est caractérisé par une valeur magnétique : dans cette zone, des objets magnétiques interagissent entre eux, créant une force magnétique.

On peut créer un champ magnétique à l’aide :

• D’un aimant permanent : formé d’un pôle nord et d’un pôle sud. Du pôle nord sortent des lignes de champ magnétique qui convergent vers le pôle sud. Deux pôles identiques se repoussent alors que deux pôles opposés s’attirent ;
• D’une bobine dans laquelle circule un courant électrique : le sens du courant électrique impose la polarité magnétique de la bobine.

La règle de la main droite permet de déterminer le pôle nord d’une bobine parcourue par un courant : en enserrant une bobine avec la main droite, de manière à ce que le mouvement des doigts suive celui du courant dans la bobine, la direction du pouce indique le pôle nord de la bobine.

Création d’un courant électrique

Loi de Faraday : la variation de flux magnétique produit un courant électrique induit.

Cette loi indique que lorsque l’on déplace un aimant à proximité d’une bobine, faisant ainsi varier son flux magnétique, cela produit un courant électrique dans la bobine : ce courant est induit par le déplacement du champ magnétique généré par l’aimant.

Loi de Lenz : le courant induit s’oppose à la cause qui lui a donné naissance.

Cette loi indique que le sens du courant induit dans la bobine, donc la désignation de son pôle nord, est déterminé par le sens de déplacement de l’aimant par rapport à la bobine : en approchant le pôle nord d’un aimant vers une bobine, un pôle nord apparaît sur la face de la bobine en regard de l’aimant. Les deux pôles nord s’opposent : le courant induit s’oppose à la cause qui lui a donné naissance.

Chauffage par induction

Le principe de fonctionnement des plaques chauffantes par induction repose sur l’utilisation d’une bobine parcourue par un courant alternatif : cette bobine génère un champ magnétique variable au voisinage de la casserole à réchauffer qui entraîne un déplacement d’électrons dans la partie métallique de la casserole. Par effet joule, la casserole chauffe. A noter que l’alternateur convertit l’énergie mécanique en énergie électrique avec un rendement énergétique inférieur à 1.

Force électromagnétique ou force de Laplace

La force électromagnétique ou force de Laplace se manifeste lorsqu’un élément conducteur alimenté en électricité est soumis à un champ magnétique. Cette force sera alors perpendiculaire au champ magnétique et au sens du courant. Pour la déterminer nous utilisons la règle de la main droite :

• Le champ magnétique sort du majeur
• L’intensité sort de l’index
• La force de Laplace (ou poussée) sort du pouce

Applications :

Rail de Laplace : le barreau conducteur est mobile et est déplacé par la force de Laplace.

Haut-parleur électro-dynamique : la bobine est solidaire de la membrane. Elle est mobile, c’est la force de Laplace qui va la déplacer.