I) Mise en évidence du phénomène d`induction magnétique

Chapitre 6 :
INDUCTION MAGNETIQUE
S5F
I) Mise en évidence du phénomène d’induction magnétique :
1) Première expérience :
On constitue un circuit avec un solénoïde et un micro-ampèremètre en série.
Aucun générateur n'est présent dans ce circuit.
- On approche rapidement de la bobine l’un
des pôles d'un aimant.
On observe une brève déviation de
l'aiguille du micro-ampèremètre.
Pendant le mouvement de l'aimant, un courant électrique circule dans
la bobine, c’est un courant induit.
- L'aimant étant maintenue immobile, on approche rapidement la bobine d'un
des pôles de l'aimant.
On observe encore une brève déviation de l'aiguille du micro-ampèremètre.
Là encore, pendant le mouvement de l'aimant, un courant électrique
circule dans la bobine, c’est un courant induit.
Le courant induit n'apparaît que lors du déplacement relatif de l'aimant
par rapport à la bobine.
Chapitre 6 :
INDUCTION MAGNETIQUE
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I) Mise en évidence du phénomène d’induction magnétique :
2) Deuxième expérience :
On place, face à la bobine du circuit précédent, un autre solénoïde en série
avec un générateur, un rhéostat de protection et un interrupteur.
circuit n° 2
circuit n° 1
- On ferme brusquement l'interrupteur. Un courant s'établit dans le circuit n° 2,
mais on observe une brève déviation de l'aiguille du micro-ampèremètre du
circuit n° 1 lors de l'établissement du courant dans le circuit n° 2.
- On ouvre brusquement l'interrupteur, le courant s‘annule dans le circuit n° 2,
mais on observe une brève déviation de l'aiguille du micro-ampèremètre du
circuit n° 1 lors de l‘annulation du courant dans le circuit n° 2.
Le courant induit n'apparaît que lorsque le champ magnétique, créé par
l'autre circuit, varie.
Chapitre 6 :
INDUCTION MAGNETIQUE
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I) Mise en évidence du phénomène d’induction magnétique :
3) Définitions :
On appelle circuit induit ou induit, le circuit dans lequel apparaît le
courant induit (bobine de la 1ère expérience, circuit n° 2 de la 2ème).
On appelle inducteur le système source du champ qui provoque le
courant induit (aimant de la 1ère expérience, circuit n° 1 de la 2ème).
Chapitre 6 :
INDUCTION MAGNETIQUE
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I) Mise en évidence du phénomène d’induction magnétique :
4) Conclusion :
Un courant induit apparaît dans un circuit fermé lorsque le champ
magnétique, créé par un système extérieur et qui traverse l'induit, varie.
Le sens du courant induit qui apparaît dans le circuit induit est tel qui
tend à s’opposer à la cause qui l’a créé par l’inducteur.
Chapitre 6 :
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II) Principe de fonctionnement d’un transformateur de tension :
1) Transformateur de tension :
Le transformateur est constitué de deux bobines "reliées" par un circuit
ferromagnétique qui "canalise" les lignes de champ.
Le champ magnétique variable est créé par un courant variable (alternatif)
dans un circuit inducteur.
- L'une des bobines, l'inducteur,
constituant le circuit primaire,
est parcourue par un courant
alternatif produit par un
générateur extérieur.
- L'autre bobine, l'induit,
constitue le circuit
secondaire, est le
siège d'une tension
alternative induite.
Chapitre 6 :
INDUCTION MAGNETIQUE
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II) Principe de fonctionnement d’un transformateur de tension :
1) Transformateur de tension :
Soit Np le nombre de spires de la bobine du circuit primaire (inducteur) et Up la
tension efficace de la tension alternative appliquée entre ses bornes.
Soit Ns le nombre de spires de la bobine du circuit secondaire (induit) et Us la
tension efficace de la tension alternative induite qui apparaît entre ses bornes.
On montre que la tension obtenue
au secondaire du transformateur
de tension est donnée par :
Ns
Us = .U
Np p
ou
U
U
s = p
Ns Np
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II) Principe de fonctionnement d’un transformateur de tension :
2) Transformateur réel et transformateur idéal :
La puissance électrique P dissipée dans un dipôle parcouru par un courant
d'intensité I et aux bornes duquel on applique une tension U est : P = U.I
On considère le fonctionnement d'un transformateur réel de tension :
- Si le circuit primaire est parcouru par un courant d'intensité Ip, la puissance
fournie au primaire du transformateur est : Pp = Up.Ip
- Si le circuit secondaire est lui-même utilisé pour faire circuler un courant
d'intensité Is, la puissance restituée au secondaire est : Ps = Us.Is
Pour un transformateur réel, puissance électrique restituée au secondaire Ps
est légèrement inférieure à celle fournie au primaire Pp (γ = 0,98 = 98 %) :
Ps = γ.Pp
Si le transformateur peut être considéré comme idéal, on a alors γ = 1.
Pour un transformateur idéal :
Ps = Pp
Ns
Ns
On en déduit que : Ps = Us.Is = .U
.I
=
U
.I
et
.I = I
p p
Np p s
Np s p
Np
Pour un transformateur idéal : Is = .I
ou Is.Ns = Ip.Np
Ns p