Cours et exercices - Induction

L'induction électromagnétique est un phénomène qui conduit à l'apparition d'un courant électrique dans un circuit soumis à un champ magnétique variable, et éventuellement à la mise en mouvement du circuit. L'objectif de cette partie du programme est de décrire les propriétés d'un champ magnétique, et d'étudier ces phénomènes d'induction dans des cas simples, qui permettent de modéliser efficacement des dispositifs tels qu'un transformateur ou un moteur électrique.

Cette page regroupe les documents distribués en cours, les exercices associés aux différents chapitres et leur correction.

/!\ Attention, cette page n'est plus mise à jour depuis ma mutation en PT en septembre 2018, et n'est donc conforme qu'à l'ANCIEN programme. /!\

Chapitre I1 : Phénoménologie des champs magnétiques

  • Objectifs du chapitre ;
  • Documents de cours ;
  • Énoncé et correction des travaux dirigés ;
  • TP : champ magnétique au centre d'une bobine plate (énoncé).
  • Animations Flash simulant l'expérience avec la tablette de boussole : observations des lignes de champ d'un solénoïde et d'un aimant droit ;
  • Vidéo culturelle Minute Physics sur les origines microscopiques du magnétisme ;
  • Vidéos d'expériences :
    • Expérience d'Oersted : un courant dévie une boussole, donc crée un champ magnétique.
    • Rails de Laplace : la première partie de la vidéo reprend directement l'expérience du cours, l'interrupteur trois positions permettant de changer le sens du courant les rails. La deuxième partie l'illustre le moment de cette force dans une configuration type pendule, que je ne vous ai pas montré.

Chapitre I2 : Fondements de l'induction

  • Objectifs du chapitre ;
  • Documents de cours ;
  • Exercices de cours ;
  • Énoncé et correction des exercices ;
  • Vidéos d'expériences :
    • Mise en évidence du phénomène d'induction.
    • Chute d'un aimant dans un tube conducteur : une illustration spectculaire de la loi de Lenz et une jolie vidéo, malgré la pub ... NB : les "courants de Eddy" sont une traduction désastreuse des "eddy currents" anglais, qu'on appelle chez nous les courants de Foucault, et dont une traduction littérale serait "courants tourbillonnaires" (eddy = tourbillon).
    • Loi de Lenz sur une plaque à induction : la plaque à induction créé un flux au travers de la feuille d'aluminium, ce qui y génère des courants de Foucault et une action de Laplace. Conformément à la loi de Lenz, cette action mécanique tend à diminuer les variations de flux en éloignant la feuille d'aluminium, qui décolle de la plaque. La feuille retombe car le système de sécurité de la plaque de cuisson coupe le courant d'alimentation (donc plus d'induction) et le redémarre périodiquement. Vous pouvez essayer chez vous ... mais ne forcez pas trop sur le système de sécurité de votre plaque.

Chapitre I3 : Conversion de puissance électromécanique

Sauf mention contraire explicite, ces documents ont tous été travaillés par mes soins, mais s'inspirent de façon plus ou moins directe de livres et du travail de collègues. J'autorise quiconque le souhaite à placer sur son site un lien vers mes documents, mais je n'autorise personne à les héberger directement. J'interdis par ailleurs toute utilisation commerciale de mon travail.