Flux magnétique et loi de Faraday

I. Flux magnétique :

1. Définition :

(C)

SUn contour (c) délimite une surface S

Point d’application

Direction du vecteur surface, normale à la surface donc perpendiculaire à deux droites

de la surface

On oriente arbitrairement le conducteur

o

Champ magnétique uniforme

φ = B S

o

> 0

o

= 0

o

< 0

2. Conservation du flux magnétique :

l’e nse m b le d e s lig ne s d e c ha m p q u i s’a p p uie ntsur une c o urb e fe rm é e e st un tub e d e c ha m p .

Application de la conservation du flux magnétique:

m a té ria u fe rro m a g né tiq ue

S2

S1

induitUne F.E.M. e

Loi de Faraday

La polarité

+ -

dont

est telle qu'elle tend à

faire circuler

Un courant i'créant

Un flux 2

Loi de Lenz

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

La variation temporelle de

flux 1

3. Induction due à un variation de flux coupé :

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

i

e

4. f.e.m d’auto induction :

l

n1

s constante

u

'

5. F.e.m de transformation :

e1

i1

u1 n1 n2e2

i2

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 50T).

Il faut pour cela utiliser des matériaux ferromagnétiques.

1. Structure d’un matériau ferromagnétique :

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.

Au niveau du matériau, aucun flux ne sera rayonné car

l’aimantation des différents domaines se compensent

statistiquement.

2. Phénomène d’hystérésis :

HC

BR

0H (A m-1)

B (T)

2.1. Notion d’hystérésis :

Soit un tore magnétique alimenté par une source alternative de tension. i H = N i / L

N spires

Section S

longueur L

B = / S

G

Bobine entourant une tore magnétique

Flux et densité du flux B

1

H

2

H3

BR champ magnétique rémanent

4

HHC excitation coercitive

2.2. Energie perdue par hystérésis :

0H (A m-1)

B (T)

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

A

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

A'

0H (A m-1)

B (T)

Chaque fois que l’aimantation parcourt un cycle, l’énergie perdue par unité de volume est

proportionnelle à l’aire de surface du cycle.

3. Pertes par courants de Foucault :

3.1. Pertes par courants de Foucault :

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.

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.

3.2. Intérêts des courants de Foucault :

Chauffage par induction

Ralentisseur électromagnétique

Le véhicule est en

Mouvement.

Route ou rail

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

SN

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).