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Induction magnétique

Le phénomène d'induction électromagnétique (ou induction magnétique ou, simplement, induction) a pour résultat la production d'une différence de potentiel aux bornes d'un conducteur électrique soumis à un champ électromagnétique variable.

Ce principe est utilisé dans les transformateurs électriques entre autres applications.

Théorie

Tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) d'abord, il ne faut pas confondre induction magnétique (champ \vec{H}) avec champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique (champ \vec{B}). La confusion est fréquente mais la différence n'est significative que dans le matière aimantée.

A la source de l'induction magnétique, on retrouve un seul phénomène, le déplacement d'électrons. Dans la matière aimanté, il s'agit d'un moment magnétique et dans un conducteur, d'une densité de courant.

L'induction magnétique s'exprime en Tesla (T) ou en Gauss (G) alors que le champ magnétique s'exprime en Ampère par Mètre (A/m) ou en Œrsted (Œ), selon qu'on se place dans le système international ou CGS. En magnétisme, le système CGS reste extrêmement utilisé.

La relation liant (Un liant est un produit liquide qui agglomère des particules solides sous forme de poudre. Dans le domaine de la peinture, il permet au pigment d'une...) le champ \vec{B} au champ \vec{H} est :

\vec{B} = \mu_0 \mu_r \vec{H} + \vec{J}

On note μ0 la perméabilité du vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) (\mu_0 = 4 \pi 10^{-7}\simeq \frac{1}{800000} en N.A − 2) et μr la perméabilité relative du matériau dans lequel se passe l'étude. Enfin \vec{J} représente la polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux...) magnétique tel que \vec{J}=\mu_0 \mu_r \vec{M} avec \vec{M} l'aimantation du matériau.

\vec{M} = \sum_{i}n_i \vec{m_i} si il existe dans la matière ni moments d'atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre....) de type i possédant chacun un moment magnétique \vec{m_i}.

Ou plus simplement : \vec{B} = \mu \vec{H} + \vec{J} = \mu (\vec{H} + \vec{M}) avec μ = μ0μr

Pour calculer l'induction magnétique dans le vide et en abscence de matière aimantée en tout point (Graphie) de l'espace, nous devons introduire la formule de Biot et Savart :

\vec{B} = \frac{\mu_0}{4\pi} \int_{V} \frac{\vec{j}dV}{r^2} \times \frac{\vec{r}}{r}

On note \vec{j} la distribution volumique de courant, \vec{r} le vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par...) définissant la position de la source par rapport à l'observateur.

Conservation du flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie,...): div(\vec{B})=0

La variation du flux du champ magnétique

La variation du flux du champ magnétique peut avoir deux causes (non exclusives) :

  • Le circuit est soumis à un champ fixe, mais on déforme ou on fait tourner le circuit, cas des machines à courant continu (Le courant continu est un courant électrique indépendant du temps ou, par extension, un courant périodique dont la composante continue est d'importance...). On parle alors d'induction de Lorentz
  • Le circuit est immobile et l'intensité du champ magnétique varie ou tourne : cas des alternateurs, des moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique, électrique, thermique par exemple) en une énergie...) asynchrones et moteurs à induction ainsi que des transformateurs électriques. On parle alors d'induction de Neumann

Champ magnétique

L'induction magnétique est également le nom donné par certains ingénieurs (et certains ouvrages techniques) au champ magnétique et a son intensité (c'est-à-dire la norme (Une norme, du latin norma (« équerre, règle ») désigne un état habituellement répandu ou moyen considéré...) du vecteur \vec{B}). Ils réservent alors le nom de vecteur champ magnétique au vecteur Excitation magnétique \vec{H}. Dans ce cas, l'unité d'induction magnétique est le Tesla.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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