Loi de Faraday

Le phénomène liant la tension aux bornes d’une spire et la variation de flux la baignant est traduit :

  • sur le plan qualitatif (expression de l’opposition) par la loi de Lenz : Le courant induit, par ses effets, s’oppose à la cause qui lui a donné naissance.
  • sur le plan quantitatif par la loi de Faraday.

Une spire ouverte baignée par le flux \( \phi (t) \) variable voit apparaître à ses bornes une force électromotrice (fem) s’exprimant en convention générateur par :

\( e(t) = - \frac{d\phi (t)}{dt} \)

Le sens de la fém induite ne dépend pas des conventions d’orientations choisies.

Rappels sur les conventions utilisées : le courant et la tension sont orientés de façon à ce que la boucle soit un générateur et \( \vec S \) est orienté comme le champ propre.

On approche le pôle nord d’un aimant: On approche le pôle nord d’un aimant
Le sens positif a été choisi de 1 vers 2,
  • ce sens oriente ainsi la surface (par la règle de la main droite) de telle manière qu’elle s’enfonce dans l’image.
  • La boucle est prise en convention générateur donc la tension à observer est la tension u21 . Le courant de la spire vue comme un générateur sortirait de la borne 2

Le champ magnétique issu du pôle Nord s’enfonce dans l’image. Le flux est donc positif

Le sens positif a été choisi de 2 vers 1,
  • ce sens oriente ainsi la surface (par la règle de la main droite) de telle manière qu’elle vient vers nous.
  • La boucle est prise en convention générateur donc la tension à observer est la tension u12 . Le courant de la spire vue comme un générateur sortirait de la borne 1

Le champ magnétique issu du pôle Nord s’enfonce dans l’image. Le flux est donc négatif

\( \phi > 0\) et \( \left\| \phi \right\| \) croissant donc \( \frac{{d\phi }}{{dt}}\rangle 0 \) soit \( u_{21} < 0 \) \( \phi < 0\) et \( \left\| \phi \right\| \) croissant donc \( \frac{{d\phi }}{{dt}}\langle 0 \) soit \( u_{12} >0 \) .

Animations

Animation de l'université du Colorado Animation de l'université du Mans sur la loi de Faraday

Vidéos

Ampère et l'histoire de l'électricité par 6’52”

  • 0: Générique
  • 1’20”: Histoire du Magnétisme
  • 1’40”: Découverte des électroaimants
  • 2’00”: Explication fonctionnement électroaimants
  • 2’15”: Première expérience célèbre de Faraday
  • 3’40”: Recréation des expérience de Faraday et explication
  • 4’40”: Démonstrations et explications des manières de créer un courant induit grâce au magnétisme
  • 5’20”: Démonstration du principe de création de courant alternatif
  • 5’40”: Faraday est donc l’inventeur des Générateurs
  • 6’00”: Explication du principe de fonctionnement des transformateurs
  • 6’20”: Fin

https://youtu.be/4XR6pLJrhaI