QCM d'induction électromagnétique

Comprendre l'induction électromagnétique

L'induction électromagnétique désigne la apparition d'une force électromotrice (f.é.m.) dans un circuit lorsque le flux magnétique qui le traverse varie dans le temps. La loi de Faraday exprime cette f.é.m. comme l'opposé de la dérivée du flux magnétique par rapport au temps : e = −dΦ/dt. Le flux Φ à travers une spire plane vaut Φ = B·S·cos(α), où B est l'intensité du champ magnétique, S la surface et α l'angle entre le champ et la normale à la spire. Une f.é.m. peut donc naître d'un champ variable, d'une surface qui change (spire déformée) ou d'une rotation modifiant l'angle α, comme dans un alternateur.

La loi de Lenz précise le signe : le courant induit s'oppose à la cause qui lui donne naissance. Si le flux augmente, le courant induit crée un champ propre qui s'oppose à cette augmentation ; si le flux diminue, il cherche à la compenser. Cette loi traduit la conservation de l'énergie : sans elle, un courant induit amplifierait indéfiniment la variation qui le produit. Une conséquence pratique est l'effet des courants de Foucault, responsables de l'échauffement des culasses métalliques et utilisés dans le freinage des trains.

Attention aux idées reçues fréquentes. Première erreur : croire qu'un flux magnétique intense et constant induit une f.é.m. ; seul sa variation compte, une spire immobile dans un champ uniforme constant ne produit rien. Deuxième confusion : penser que la f.é.m. dépend de la vitesse du champ plutôt que de la vitesse de variation du flux ; ce qui compte est dΦ/dt, en webers par seconde (volts). Enfin, ne pas confondre le champ magnétique B (en teslas) avec le flux Φ (en webers) : B est une grandeur locale, Φ une grandeur globale sur la surface considérée.