Induction électromagnétique
Un flux magnétique variable induit une force électromotrice et un champ électrique, principe fondamental des générateurs et des transformateurs.
Definition
L'induction électromagnétique est la génération d'une force électromotrice et d'un champ électrique circulant par un flux magnétique variable, quantifiée par la loi de Faraday, les effets induits s'opposant au changement selon la loi de Lenz.
Scope
Ce sujet aborde la loi de Faraday sur l'induction, la loi de Lenz et la direction des effets induits, la force électromotrice de mouvement et de transformateur, l'auto-induction et l'inductance mutuelle, ainsi que l'énergie stockée dans les champs magnétiques. Il considère les champs électriques induits comme non conservatifs et introduit les courants de Foucault, tout en réservant le rayonnement à des sujets ultérieurs.
Core questions
- Comment un flux magnétique variable génère-t-il un courant dans un circuit ?
- Pourquoi les courants induits s'opposent-ils au changement qui les produit ?
- Comment sont définies l'inductance et l'énergie magnétique stockée ?
Key concepts
- flux magnétique
- force électromotrice
- loi de Faraday
- loi de Lenz
- auto-induction
- inductance mutuelle
- courants de Foucault
- énergie magnétique
Key theories
- Loi de Faraday sur l'induction
- La force électromotrice autour d'une boucle est égale à l'opposé du taux de variation du flux magnétique qui la traverse ; sous forme différentielle, le rotationnel du champ électrique est égal à l'opposé de la dérivée temporelle du champ magnétique.
- Loi de Lenz
- Le courant induit circule de manière à s'opposer au changement de flux qui le provoque, une conséquence de la conservation de l'énergie qui fixe le signe dans la loi de Faraday.
Clinical relevance
L'induction est le principe de fonctionnement des générateurs électriques, des transformateurs, des moteurs et plaques à induction, de la recharge sans fil et par induction, ainsi que des bobines de gradient et de radiofréquence de l'imagerie par résonance magnétique.
History
Faraday a découvert l'induction électromagnétique en 1831, Joseph Henry ayant observé des effets similaires indépendamment. Lenz a énoncé la règle de direction en 1834, et Maxwell a incorporé l'induction dans ses équations de champ comme la loi du rotationnel pour le champ électrique.
Key figures
- Michael Faraday
- Joseph Henry
- Heinrich Lenz
Related topics
Seminal works
- maxwell1873
- jackson1998
Frequently asked questions
- Quelle est la différence entre la FEM de mouvement et la FEM de transformateur ?
- La FEM de mouvement apparaît lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique statique, tandis que la FEM de transformateur résulte d'un champ variable dans le temps traversant un circuit stationnaire ; les deux sont unifiées par la règle de flux de Faraday.
- Pourquoi la loi de Lenz implique-t-elle un signe moins ?
- Le courant induit s'oppose au changement de flux pour conserver l'énergie ; s'il renforçait le changement, il créerait de l'énergie à partir de rien, donc le signe moins dans la loi de Faraday reflète cette opposition.