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Loi de Faraday : formule de la loi de l'induction électromagnétique

Loi de Faraday : formule de la loi de l'induction électromagnétique

La loi de Faraday sur l'induction électromagnétique indique que la tension induite dans un circuit fermé est directement proportionnelle à la vitesse à laquelle varie le flux magnétique qui traverse n'importe quelle surface avec le circuit en tant qu'arête.

La loi porte le nom du physicien et chimiste qui l'a développée, Michael Faraday.

Dans son développement, Michael Faraday s'est basé sur le principe de la conservation de l'énergie. L'hypothèse de Faraday était que si le flux d'un courant électrique pouvait générer un champ magnétique, il serait également possible que le champ magnétique puisse produire un courant électrique.

Formule de la loi d'induction de Faraday

La formule suivante définit la relation entre la variation du flux magnétique qui traverse une surface S, qui est fermée par le contour C, et le champ électrique le long du même contour :

La formule de la loi de Faraday

  • E représente le champ électrique.

  • B est la densité de flux magnétique.

  • dl est un élément infinitésimal du contour C.

  • dA est l'élément différentiel de la surface S.

Avec la règle de la main droite on peut connaître les directions des contours C et dA.

Dans le cas d'une bobine d'inductance à N tours de fil électrique, elle fait N tours, on a la formule suivante :

Formule de la loi de Faraday pour une bobine d'inductance

  • est la force électromotrice induite (fem)

  • dΦ / dt est la vitesse de variation dans le temps du flux magnétique .

Le signe négatif de la formule et la direction de la force électromotrice ont été introduits par la loi de Lenz.

La loi d'induction de Faraday a été la dernière loi à être ajoutée aux équations de Maxwell

Exemples d'applications de la loi de Faraday dans la vie quotidienne

Voici quelques exemples d'application de la loi de Faraday.

Générateur électrique

Les générateurs électriques convertissent l' énergie cinétique de rotation en électricité en faisant tourner un aimant appelé rotor. Le rotor tourne autour de bobines fixes générant un champ magnétique changeant qui induit un courant électrique.

Selon la configuration, le générateur de courant peut être en courant continu, en courant alternatif ou en triphasé.

Moteur électrique

Le moteur électrique fonctionne à l'inverse du générateur. Dans un moteur électrique, un courant est appliqué à un électro-aimant qui génère un champ magnétique. Ce champ interagit avec l'aimant du rotor, le faisant tourner.

Frein magnétique

Un frein magnétique fonctionne en connectant un électro-aimant à un disque métallique.

Pour activer le frein, nous faisons circuler un courant dans l'électro-aimant et l'activons. Le courant électrique génère un champ magnétique sur le disque. Le champ magnétique induit ce que l'on appelle les courants de Foucault par la loi de Faraday.

Les courants de Foucault sont affectés par l' effet Joule et libèrent de la chaleur, qui est l'énergie qui provient de l'énergie cinétique du disque. En réduisant l'énergie cinétique, la rondelle ralentit.

Cuisinières à induction

Une cuisinière à induction fonctionne également par la loi de Joule générant des courants de Foucault. Un aimant en spirale est placé sous la plaque vitrocéramique. Placer un récipient métallique sur la plaque active l'aimant, induisant des courants de Foucault et donc de la chaleur.

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Date de publication : 16 octobre 2021
Dernier examen : 16 octobre 2021