S 5 F I) Mise en évidence du phénomène d induction magnétique : 1) Première expérience :

Transcription

1 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.

2 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.

3 3) Définitions : On appelle circuit induit ou induit, le circuit dans lequel apparaît le courant induit (bobine de la 1 ère expérience, circuit n 2 de la 2 ème ). On appelle inducteur le système source du champ qui provoque le courant induit (aimant de la 1 ère expérience, circuit n 1 de la 2 ème ).

4 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.

5 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.

6 II) Principe de fonctionnement d un transformateur de tension : 1) Transformateur de tension : Soit le nombre de spires de la bobine du circuit primaire (inducteur) et U p la tension efficace de la tension alternative appliquée entre ses bornes. Soit le nombre de spires de la bobine du circuit secondaire (induit) et U s 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 : U s =.U p ou U s U p =

7 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 I p, la puissance fournie au primaire du transformateur est : P p = U p.i p - Si le circuit secondaire est lui-même utilisé pour faire circuler un courant d'intensité I s, la puissance restituée au secondaire est : P s = U s.i s Pour un transformateur réel, puissance électrique restituée au secondaire P s est légèrement inférieure à celle fournie au primaire P p (γ = 0,98 = 98 %) : P s = γ.p p Si le transformateur peut être considéré comme idéal, on a alors γ = 1. Pour un transformateur idéal : P s = P p On en déduit que : P s = U s.i s =.U p.i s = U p.i p et.i s = I p Pour un transformateur idéal : I s =.I p ou I s. = I p.