Induction

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  • Publié le : 3 décembre 2011
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Montages de Physique http://capesphysiquechimie.blogspot.com/

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P18. Expériences portant sur les phénomènes d’induction et d’auto-induction : applications.
Introduction En 1820, Oersted montre qu'un courant oriente une boussole. Un courant qui traverse un conducteur crée donc un champ magnétique. En 1831, Faraday met en évidencele phénomène d’induction électromagnétique, c'est l'expérience réciproque : un champ magnétique variable crée un courant dans un conducteur placé dans ce champ. 1. L'induction a. La loi de Lenz [1,p72] Matériel : une bobine, un aimant, un oscilloscope (i). Bobine fixe, aimant mobile Placer l'aimant près de la bobine : rien ne se passe. L'approcher rapidement. Un courant apparaît52. L'approcher plusdoucement. Un courant apparaît, mais plus faible. Le retirer rapidement. Un courant apparaît, mais dans le sens opposé au précédent. Approcher le pôle nord, et à partir du branchement de l'oscilloscope, montrer que le courant induit crée un champ (appelé champ induit) qui s'oppose au champ de l'aimant inducteur.53 Ces observations ont donné une loi empirique, la loi de Lenz : « Par ses effets, lecourant induit tend à s'opposer aux causes qui lui donnent naissance. » Ainsi, lorsque l'on approche un pôle Nord d'une bobine (placée dans un circuit fermé) est induit en son sein un courant qui crée un champ tel que le pôle en vis à vis de l'aimant qui s'approche soit un Nord. (ii). Bobine mobile, aimant fixe Réaliser les mêmes expériences. C'est le principe du micro. b. Loi de Faraday [1,p73]L'inducteur est alimenté par un GBF en signaux triangulaires. On vérifiera la relation (la loi de Faraday) e =

Fermer l'interrupteur. La lampe dans la branche inductive présente un retard à l'allumage par rapport à la lampe placée dans la branche uniquement résistive. Expliquer que le courant induit s’oppose à l’établissement du courant (il y a variation de flux magnétique à l'intérieur de labobine, qui crée en son sein un courant autoinduit qui s'oppose à cette variation), que l’on parle de phénomène transitoire, et qu’en régime permanent la bobine est équivalente à un fil. (ii). Surtension à l’ouverture d’un circuit [1, p77] Matériel : 1 générateur continu 6V, 1 interrupteur, 1 lampe au néon (Umini = 60V), une bobine avec noyau de fer doux. La lampe à néon a une tension d'allumaged'environ 80V très supérieure à la tension d'alimentation (10 V). En régime permanent, la lampe est éteinte. On ouvre l'interrupteur. Pendant un court instant, la lampe s'allume. La variation brutale de l'intensité (qui passe de I0 à 0) induit une force électromotrice d'autoinduction, d'autant plus grande que le phénomène inducteur est rapide (Loi de Faraday : e =

d ) dt

d en montrant que dtIl y a donc quelques précautions à prendre dans tous les montages comportant des bobines (moteurs…), tout particulièrement s’ils sont alimentés en courant continu (moyens de protection : diodes). On parle d’étincelle de rupture. On déroule toujours entièrement un enrouleur de fil électrique avant de le brancher. b. Circuit (R,L) série Matériel : oscilloscope, BF créneau, bobine, rhéostat. Al'oscilloscope, visualiser la réponse en courant d'un circuit (R+r,L) série à un échelon de tension. Montrer les zones de régime transitoire et permanent. Augmenter R et montrer l'effet sur la constante de temps. L = Réaliser une mesure de la constante de temps. Vérifier avec la formule : . R Sous Synchronie, réaliser une acquisition et modéliser par une exponentielle. Montrer dans les paramètres dumodèle que l'on retrouve la valeur de la constante de temps. 3. Principe du transformateur Matériel: oscilloscope 2 voies, deux bobines, 1 BF, 1 noyau de fer Placer deux bobines en regard l'une de l'autre. L'une est alimentée par une tension sinusoïdale et l'autre reliée à une voie d'un oscilloscope. Observer la transmission du signal grâce au phénomène d'induction. Le signal induit est très...
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