INDUCTION MAGNÉTIQUE

INDUCTION MAGNÉTIQUE - TP

Observations qualitatives

Rails de Laplace et flux coupé

• Vérifier l'existence et l'orientation de la force électromotrice induite : selon le sens du champ magnétique

\overset{→}{B}

et le sens du déplacement.

☞ remarque : de façon générale, ce type de manipulations nécessite d’utiliser un détecteur très sensible.

Mouvement relatif

• Vérifier que le déplacement d'un circuit devant un aimant (ou l'inverse) provoque dans le circuit une f.e.m. induite :

\displaystyle e=-\frac{dφ}{dt}

◊ remarque : il est généralement nécessaire d'utiliser un circuit comportant un nombre de spires qui ne soit pas trop faible.

• Vérifier que le sens de l'effet respecte la loi de Lenz.

Expérience de Faraday

• Vérifier le comportement de la f.e.m. induite lors de la fermeture ou l'ouverture du circuit de l'électroaimant.

Courants de Foucault

• Mettre en évidence les courants de Foucault à l'aide de l'amortissement des oscillations d'un pendule de Pohl, ou des mouvements d'un montage muni d'un disque ralentisseur analogue ; en préciser les caractéristiques essentielles.

Alternateur

• Construire un alternateur rudimentaire faisant tourner une bobine plate selon un axe perpendiculaire au champ magnétique uniforme d'un aimant en U :

\displaystyle e=-\frac{dφ}{dt}=-B \:S \: \frac{d}{dt} \left[\cos(ω \,t) \right]=B \:S \:ω \; \sin(ω \,t)

◊ remarque : contrairement au cas de la dynamo, les contacts de la bobine doivent ne pas changer à chaque demi-tour.

• Mesurer le signal obtenu avec un oscilloscope numérique, pour différentes fréquences de rotation ; conclure.

◊ remarque : on peut commencer avec une rotation lente, puis augmenter progressivement la vitesse afin d'obtenir un enregistrement comportant toute une gamme de fréquences ; il est possible de vérifier que l'amplitude est proportionnelle à la fréquence.

Bobines en interaction

• Construire un montage comportant deux bobines en interaction, plus deux résistances supplémentaires en série (servant d'ampèremètres), soumis à un générateur en régime sinusoïdal.

• En posant

R_1=r_1+r'_1

R_2=r_2+r'_2

, on obtient ainsi :

$\displaystyle L_1 \frac{di_1}{dt}+M \, \frac{di_2}{dt}+R_1 \: i_1=u(t)$ ; $\displaystyle M \: \frac{di_1}{dt}+L_2 \frac{di_2}{dt}+R_2 \: i_2=0$ .

• À l'aide d'un oscilloscope, mesurer les tensions aux bornes du générateur et de la résistance

r'_1

(pour en déduire le courant

i_1

) ; mesurer aussi le déphasage de

i_1

par rapport à

u

.

Modifier le branchement de la voie

2

pour mesurer la tension aux bornes de

r'_2

(pour en déduire

i_2

) ; mesurer aussi le déphasage de

i_2

par rapport à

u

.

Connaissant les inductances propres et résistances des bobines (ainsi que les résistances ajoutées en série), en déduire leur coefficient d'inductance mutuelle.

INDUCTION MAGNÉTIQUE - TP

Groupes “rails de Laplace” (groupes 1, 2, 3 ; parmi la 1^re demi-salle)

1 montage avec rails de Laplace
1 aimant en U (avec isolation électrique)
1 multimètre très sensible (MX579)
4 fils (des longs et des courts)

Groupes “mouvement relatif” (groupes 3, 4, 5 ; parmi la 1^re demi-salle)

1 bobine avec un nombre de spires assez grand
1 aimant droit
1 multimètre très sensible (MX579)
4 fils (des longs et des courts)

Groupes “expérience de Faraday” (groupes 1, 2 et 4, 5 ; parmi la 1^re demi-salle)

2 bobines avec un nombre de spires assez grand
1 générateur de courant réglable (

24 \:\mathrm{V}

3 \:\mathrm{A}

)
1 multimètre très sensible (MX579)
1 ampèremètre
8 fils (des longs et des courts)

Groupes “courants de Foucault” (groupes 1, 2 ; parmi la 1^re demi-salle)

1 pendule de Pohl (ou autre montage avec ralentisseur à induction)
1 chronomètre
1 générateur de courant réglable (

24 \:\mathrm{V}

5 \:\mathrm{A}

)
1 multimètre très sensible (MX579)

1 ampèremètre (MX579)
8 fils (des longs et des courts)

Groupes “alternateur” (groupes 3, 4, 5 ; parmi la 1^re demi-salle)

1 dispositif alternateur
1 oscilloscope
6 fils (des longs et des courts)

Groupes “bobines en interaction” (5 groupes ; 2^e demi-salle)

1 générateur B.F.
1 oscilloscope
divers résistors

1 \:\mathrm{Ω}

100 \:\mathrm{Ω}

2 grosses bobines avec noyau démontable
6 fils (des longs et des courts)
3 câbles coaxiaux