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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 (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...)

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 (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...) (champ \vec{H}) avec champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité...) (champ \vec{B}). La confusion est fréquente mais la différence n'est significative que dans le matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La...) aimantée.

A la source de l'induction magnétique, on retrouve un seul phénomène, le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) d'électrons. Dans la matière aimanté, il s'agit d'un moment magnétique (En magnétostatique, soit une distribution de courants permanents à support compact de volume V.) et dans un conducteur, d'une densité de courant (La densité de courant électrique est définie comme le courant électrique par unité de surface (figure). Mathématiquement, le courant et la densité de courant sont liés par la...).

L'induction magnétique s'exprime en Tesla (T) ou en Gauss (G) alors que le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique s'exprime en Ampère (Ampère peut désigner :) par Mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international (SI). Il est défini, depuis 1983, comme la distance parcourue par la...) (A/m) ou en Œrsted (Œ), selon qu'on se place dans le système international ou CGS. En magnétisme (Le magnétisme est un phénomène physique, par lequel se manifestent des forces attractives ou répulsives d'un objet sur un autre, ou avec des charges électriques en mouvement. Ces objets,...), le système CGS (Le système CGS est un système d'unités de mesures physiques où les unités de base sont) reste extrêmement utilisé.

La relation liant 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 (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) 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 diélectriques ; En...) 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...) 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...) 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, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé...): 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 (CC), par opposition au courant alternatif, est un courant électrique unidirectionnel : le courant circule à chaque instant dans...). 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 mécanique ou...) 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 le plus souvent comme une règle à suivre. Ce terme générique...) 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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