Variation de de flux flux magnétique dans dans une une bobine = force électromotrice induite (f.e.m. = tension)

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1 Chapitre IV : Électromagnétisme IV.7 Loi de LENZ Expérience : Champ magnétique variable Tension induite Bobine de n spires Variation de de flux flux magnétique dans dans une une bobine force électromotrice induite (f.e.m. tension) Formulation générale (loi de LENZ) : e - dϕ n. dt - dφ dt convention générateur e dϕ n. dt dφ dt convention récepteur

2 Chapitre IV : Électromagnétisme IV.8 Énergie magnétique et force magnétique a. Énergie magnétique W mg. B. H. Vol W mg. B µ. Vol Le fer canaliser le champ magnétique L air stocke l énergie sous forme magnétique

3 Chapitre IV : Électromagnétisme Exemple : circuit mg avec entrefer (inductance) Contour fermé C Théorème d Ampère C H. dl H. l + H. l fer fer air air n.i W mg. µ 0. µ air. H air Si µ r >> µ 0 H air. l n.i air W elec.l. I Dans une inductance, l énergie est stockée dans l entrefer

4 Chapitre IV : Électromagnétisme b. Force magnétique Effet du champ magnétique aimantation Calcul de l effort produit entre deux plans parallèles Zone de stockage de l énergie magnétique F - W x mg

5 Chapitre IV : Électromagnétisme Exemple : l électroaimant F W e mg µ 0 ( n I ) 4 e a

6 Chapitre IV : Électromagnétisme IV.9 Étude d une bobine à noyau de fer contour C matériau ferromagnétique u I ϕ r bobine (n spires) Modèle électrique équivalent?

7 Chapitre IV : Électromagnétisme Représentation électrique équivalente Observation Pertes dans le cuivre Modèle i R l f Fuites magnétiques flux dans l air e R µ L µ Pertes dans le fer Inductance magnétisante (flux dans le fer) Circuit de base pour Les moteurs électriques Les transformateurs

8 Chapitre IV : Électromagnétisme Bobine sans fer Circuit RL série Bobine avec fer v << e Circuit RL parallèle

9 Chapitre IV : Électromagnétisme e. Effet de la saturation i U f (U) U f (I) i

10 CHAPITRE VI LE TRANSFORMATEUR MONOPHASE Rôle : adapter le niveau de tension aux différentes applications Production ~ 0 kv Transport HT : 400 kv Application domestiques 30V

11 Transformateur monophasé : 50 Hz, 30V/4 V Transformateur de poteau 0 kv / 380 V

12 Transformateurs réseau 400 kv

13 Intérêt de la Haute Tension pour le transport Réduire les pertes en ligne Phase I U R ligne X ligne utilisateur Neutre Puissance apparente : S U.I Pertes Joule en ligne : P Jligne R ligne. I À puissance apparente donnée P quand U P quand U J

14 V. Principe et constitution du transformateur a. Symbole du transformateur (parfait) Rapport de transformation I V I V m U U t Primaire Secondaire m V V 0 Tension à vide

15 b. Constitution

16 c. Fléchage des tensions, courants et flux. Définir un sens positif de circulation du flux. Choisir une convention (récepteur ou générateur) pour les bobinages Exemple de fléchage Flux propre et flux de mutuelle Pour le primaire ϕ ϕ + ϕ Flux propre du primaire Pour le secondaire ϕ ϕ Flux de mutuelle entre primaire et secondaire + ϕ

17 Représentation simplifiée

18 V. Principe et constitution du transformateur a. transformateur parfait ϕ I I V V R n spires n spires

19 V. Principe et constitution du transformateur a. transformateur parfait Fuites magnétiques nulles ϕ - ϕ ϕ Pertes Joule nulles u ( t ) R i (t) + n dϕ dt ( t ) u ( t ) n dϕ( t ) dt u ( t ) - R i (t) n dϕ dt ( t ) u ( t ) n dϕ( t ) dt

20 b. Expression du flux sous alimentation sinusoïdale u u ( t ) ( t ) U n cos( ωt ) dϕ( t ) dt ϕ ( t ) U n cos( ωt ) c. Rapport de transformation en tension u ( t ) ϕ ( t ) n U n dϕ( t ) dt cos( ωt ) U U m

21 d. Rapport de transformation en courant C H. dl H. l n i + n i fer fer n.i + n.i µ fer l S fer fer ϕ fer R fer Transformateur parfait : R fer 0 n.i + n.i 0 I I m

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