10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite Comme nous l avons vu à plusieurs reprises, la loi d uction de Faraday décrit les différentes manières de produire une f.é.m uite. N d N( Acosθ + da cosθ dθ Asinθ ) Dans cette dernière partie, nous reviendrons sur le cas de l électroaimant et de l anneau ainsi que celui du transformateur, pour lesquels la tension uite vient du premier terme de l epression générale. N d N( Acosθ + da cosθ dθ Asinθ ) 1
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite nroulement secondaire alternatif alternatif Présence d un I uit alternatif d/ >0 nroulement primaire Source Courant alternatif dans l électro-aimant C.A 2
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I Regardons la bobine du dessus Supposons que le flu magnétique entrant augmente. I R d Il y aura alors production d un courant uit > 0 Dans quel sens le courant uit va-t-il circuler dans la bobine de fil ou dans l anneau d aluminium? 3
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I sort I Production d un courant uit I R Vue du dessus n supposant que le flu entrant augmente. d > 0 Nous dirons selon le principe de conservation de l énergie ou selon la loi de Lenz-Mawell, que le courant doit circuler dans le sens anti-horaire pour s opposer à la variation du flu.. 4
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I sort I Mais, qu est ce qui met les charges en mouvement dans la bobine de fil ou dans l anneau? Animation La force de Lorentz F q( + v ) Nous ique qu il y a que deu types de forces qui peuvent agir sur une charge électrique F q Comme la force magnétique est orientée vers le centre, elle ne peut pas mettre les charges en mouvement, il ne nous reste que la force électrique. 5
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I sort I Nous aurons une force électrique uite Nous concluons donc qu il apparaît un champ électrique uit qui est le responsable du mouvement des charges dans l anneau La f.é.m. vient donc de ce champ électrique uit est aussi réel que le champ électrostatique produit par les charges «±» des premiers chapitres même s ils ne sont pas de même nature. F q C est le champ uit qui est le responsable de la f.é.m. et qui fait le travail sur les charges dans l anneau. 6
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I F sort q I W Comme le travail se fait sur un parcours fermé, il sera donc non conservatif pour les charges dans l anneau nc W nc F ds Sur un parcours fermé De plus, à partir de la définition de la f.é. m.du chapitre 7 q W nc q Nous obtenons en toute généralité que la f.é.m. est donnée par Volt Troisième équation de Mawell Deu façons de produire une f.é.m. uite. ds Loi de Faraday N - V 7
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite I F sort q I La f.é.m uit s écrira : ds Sur un parcours fermé V Nous voyons bien le lien entre le champ électrique uit et la f.é.m. uite Dans ce cas-ci, c est donc le champ uit qui est responsable de la f.é.m. uite. 8
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite Différences entre f.é.m et différence de potentiel I sort Remarques : I F.é.m Différence de potentiel V b a ds A) forme des boucles fermées. (pas de début, ni de fin). c ds V V Parcours fermé ntre deu points ) Dans un circuit, la f.é.m se calcule sur un parcours fermé. n présence d un courant uit. C) Sans courant uit, dans un conducteur un mouvement, dans un champ magnétique uniforme, elle est dans le conducteur. Lv 9
10.5 et 10.6 Origines de la f.é.m. uite Différences entre f.é.m et différence de potentiel I sort I F.é.m Différence de potentiel V Remarques : b a ds V ds c V D ) V se calcule entre deu points avec ou sans courant électrique Le champ électrique va des charges + vers les charges -. V0 pour un parcours fermé. C est un champ conservatif, on peut définir de l énergie potentielle. Pas avec un champ uit. 10
10.6 ( suite ) Origines de la f.é.m. uite I NA r d I Nous avons F.é.m De plus, ds N 2 d Nπr V On peut également écrire puisque est constant pour un rayon r, 2πr V À travers la surface délimitée par la ligne de champ. ÉQ.1 ÉQ.2 11
10.6 ( suite ) Origines de la f.é.m. uite r n combinant les deu epressions Nπr r 2 d 2πr V 2 d V/m Nous avons donc une nouvelle façon de produire un champ électrique dans la région où varie, c est en faisant varier un champ magnétique. Voir l eemple 10.12 α d/ 12
10.6 ( suite ) Origines de la f.é.m. uite et 13.1 Nous avons donc st-ce que l on pourrait produire un champ magnétique en faisant varier un flu électrique? Autrement dit Nous aurions alors des effets symétriques. α α n 1861, J.C. Mawell a montré que l on pouvait produire un champ magnétique en faisant varier un champ électrique entre les armatures d un condensateur. Voir 13.1 idq/ i 13
10.6 ( suite ) Origines de la f.é.m. uite et 13.1 idq/ i Rappel: Lorsque le condensateur se charge, le champ électrique augmente. Nous avons vu que σ o q A o Autrement dit, la charge q qui arrive sur les armatures du condensateur est donnée par q oa oφ ntre les armatures d un condensateur, l équivalent d un courant électrique i dq/ s écrira i dq da o o 14
10.6 ( suite ) Origines de la f.é.m. uite et 31.1 idq/ i Il y aura donc un champ magnétique variable entre les armatures du condensateur sans courant électrique. Nous avons donc α d/ Théorème d Ampère-Mawell ds µ I + 0 ( 0 ) ds µ 0 0 Où µ i o o o 1 c 2 Le théorème d Ampère modifié par Mawell tient compte de cette situation 15
Les quatre équations de Mawell n résumé, pour déterminer les champs électromagnétiques, et en connaître la signification, on utilise les équations suivantes da Q 0 da 0 ds N ds µ I + 0 ( 0 ) F q( + v ) Hyperphysics M Waves périence de Hertz Ondes électromagnétiques 16
Résumé Chapitre 10 Loi de Faraday N N d N( Acosθ + da cosθ dθ Asinθ ) Loi de Lenz-Mawell Courant uit Champ électrique uit comme responsable de la f.é.m. uite ds V 17
Résumé Chapitre 10 Génératrice de courant alternatif Puissance moyenne Tension et courant efficace Transformateur Réseau hydro-électrique Fondement de l électromagnétisme Quatre équations de Mawell Force de Lorentz Ondes électromagnétiques 18
Fin de la session Prochain cours : Ondes, optique et physique moderne Ondes électromagnétiques 19