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Flux magnétique et loi de Faraday

I. Flux magnétique :
1. Définition :


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S
Un contour (c) délimite une surface S
(C)
On oriente arbitrairement le conducteur
Point d’application
Direction du vecteur surface, normale à la
surface donc perpendiculaire à deux droites
de la surface


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Champ magnétique uniforme

o

φ=BS


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o

>0


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o

=0


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o

<0


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2. Conservation du flux magnétique :


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l’e n se m b le d e s lig n e s d e c h a m p q u i s’a p p u ie n t
su r u n e c o u rb e fe rm é e e st u n tu b e d e c h a m p .


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Application de la conservation du
flux magnétique:


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m a té ria u fe rro m a g n é tiq u e
S2

S1


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Loi de Faraday

La variation
temporelle de
flux 1

Loi de Lenz

dont

induit

Une F.E.M.

e

La polarité

+-

est telle
qu'elle
tend à

créant

Un courant
faire
circuler

qui s'oppose à la cause qui lui a donné naissance

i'

Un flux 2


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3. Induction due à un variation de flux coupé :


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Slide 14

Détermination du sens de la f.e.m induite:


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4. f.e.m d’auto induction :
s constante



i

u

e

n

1

l


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5. F.e.m de transformation :


i1

u1

e1

i2

'

n1

n2

e2


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III. Pertes, échauffement des
machines électriques :
Pour produire de l’énergie électrique ou par exemple pour convertir de l’énergie
électrique en énergie mécanique en quantité suffisante, il faut créer des champs
magnétiques intenses (ordre de grandeur : 1T, Terre à 50T).
Il faut pour cela utiliser des matériaux ferromagnétiques.


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1. Structure d’un matériau ferromagnétique :

Au niveau du matériau, aucun
flux ne sera rayonné car
l’aimantation des différents
domaines se compensent
statistiquement.

Matériaux
ferromagnétiques

Domaine de Weiss 1
L’agitation des charges (protons et électrons) contenues
dans un atome crée un champ magnétique microscopique
au niveau atomique.
Dans le cas d’une substance ferromagnétique, il y a
association d’un certain nombre d’atomes ayant même
vecteur champ magnétique dans un domaine dit de Weiss.


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2. Phénomène d’hystérésis :


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2.1. Notion d’hystérésis :
Soit un tore magnétique alimenté par une source alternative de tension.
G
H=Ni/L

i

B (T)

B=/S

BR champ magnétique rémanent

Flux  et densité du flux B

2

Section S
N spires

1

3

H

BR

longueur L
Bobine entourant une tore magnétique

H

4

HC excitation coercitive

H

HC

0

-1

H (A m )


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2.2. Energie perdue par hystérésis :
B (T)

Lors de la décroissance du courant,
l’énergie restituée correspond à l’aire
de surface A’.

A'

A

Lors de la croissance de l’intensité du
courant, l’énergie emmagasinée
correspond à l’aire de surface A.

-1

H (A m )
0


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Chaque fois que l’aimantation parcourt un
cycle, l’énergie perdue par unité de volume est
proportionnelle à l’aire de surface du cycle.
B (T)

-1

H (A m )
0


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3. Pertes par courants de
Foucault :


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3.1. Pertes par courants de Foucault :
Pour s’opposer au passage des courants induits (énergie dissipée), on
feuillette le circuit avec des tôles isolées. On augmente ainsi la résistivité du
circuit.

i

u

Lorsque les circuits
magnétiques sont
parcourus par des
courants alternatifs
de fréquence
supérieure à quelques
hertz, ils doivent être
réalisés à partir de
tôles empilées et
isolées dans le sens du
flux.

Courants induits dans la carcasse qui tendent à s’opposer
à la cause qui leur a donné naissance.


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3.2. Intérêts des courants de Foucault :
Chauffage par induction


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Ralentisseur électromagnétique
Les courants induits qui circulent entre les pôles
obéissent à la loi de Lenz, ils s’opposent donc à la
rotation du disque. Le disque sera ralentit (Telma).

Disque conducteur
accouplé à la roue en
contact avec le sol ou le
rail.

Le véhicule est
en
Mouvement.

Route ou rail

N
S