Courant d'induction. Courant d'induction Comment créer un courant d'induction à court terme

Vous savez déjà qu’il existe toujours un champ magnétique autour d’un courant électrique. Le courant électrique et le champ magnétique sont indissociables l’un de l’autre.

Mais si électricité, comme on dit, « crée » un champ magnétique, alors n’y a-t-il pas un phénomène inverse ? Est-il possible de « créer » un courant électrique à l’aide d’un champ magnétique ?

Telle une tâche au début du XIXe siècle. De nombreux scientifiques ont tenté de le résoudre. Le scientifique anglais Michael Faraday l’a également mis en avant. "Convertir le magnétisme en électricité" - c'est ainsi que Faraday a écrit ce problème dans son journal en 1822. Il a fallu au scientifique près de 10 ans de travail acharné pour le résoudre.

Michael Faraday (1791-1867)
Physicien anglais. Découverte du phénomène d'induction électromagnétique, des extra-courants lors de la fermeture et de l'ouverture

Pour comprendre comment Faraday a pu « transformer le magnétisme en électricité », réalisons certaines de ses expériences à l’aide d’instruments modernes.

La figure 119, a montre que si un aimant est déplacé dans une bobine fermée à un galvanomètre, l'aiguille du galvanomètre est déviée, indiquant l'apparition d'un courant inductif (induit) dans le circuit de la bobine. Le courant induit dans un conducteur représente le même mouvement ordonné des électrons que le courant obtenu à partir de pile galvanique ou batterie. Le nom « induction » indique uniquement la raison de son apparition.

Riz. 119. L'apparition d'un courant d'induction lorsqu'un aimant et une bobine se déplacent l'un par rapport à l'autre

Lorsque l'aimant est retiré de la bobine, une déviation de l'aiguille du galvanomètre est à nouveau observée, mais dans le sens opposé, ce qui indique l'apparition d'un courant dans la bobine dans le sens opposé.

Dès que le mouvement de l'aimant par rapport à la bobine s'arrête, le courant s'arrête. Par conséquent, le courant dans le circuit de la bobine n’existe que lorsque l’aimant se déplace par rapport à la bobine.

L'expérience peut être modifiée. Nous allons placer une bobine sur un aimant fixe et la retirer (Fig. 119, b). Et encore une fois, vous constaterez que lorsque la bobine se déplace par rapport à l'aimant, le courant apparaît à nouveau dans le circuit.

La figure 120 montre la bobine A connectée au circuit source de courant. Cette bobine est insérée dans une autre bobine C reliée au galvanomètre. Lorsque le circuit de la bobine A est fermé et ouvert, un courant induit apparaît dans la bobine C.

Riz. 120. L'apparition d'un courant d'induction lors de la fermeture et de l'ouverture d'un circuit électrique

Vous pouvez provoquer l'apparition d'un courant d'induction dans la bobine C en modifiant l'intensité du courant dans la bobine A ou en déplaçant ces bobines les unes par rapport aux autres.

Faisons une autre expérience. Plaçons un contour plat d'un conducteur dans un champ magnétique dont les extrémités seront connectées à un galvanomètre (Fig. 121, a). Lorsque le circuit tourne, le galvanomètre constate l'apparition d'un courant d'induction dans celui-ci. Un courant apparaîtra également si un aimant tourne à proximité du circuit ou à l'intérieur de celui-ci (Fig. 121, b).

Riz. 121. Lorsqu'un circuit tourne dans un champ magnétique (aimant par rapport au circuit), une modification du flux magnétique entraîne l'apparition d'un courant induit

Dans toutes les expériences considérées, le courant induit apparaît lorsque le flux magnétique perçant la zone couverte par le conducteur change.

Dans les cas représentés sur les figures 119 et 120, le flux magnétique a changé en raison d'un changement dans l'induction du champ magnétique. En effet, lorsque l’aimant et la bobine se déplaçaient l’un par rapport à l’autre (voir Fig. 119), la bobine tombait dans des zones de champ d’induction magnétique plus ou moins grande (puisque le champ de l’aimant n’est pas uniforme). Lorsque le circuit de la bobine A (voir Fig. 120) a été fermé et ouvert, l'induction du champ magnétique créé par cette bobine a changé en raison d'un changement dans l'intensité du courant dans celle-ci.

Lorsqu'une boucle de fil tournait dans un champ magnétique (voir Fig. 121, a) ou un aimant par rapport à la boucle (voir Fig. 121, b"), le flux magnétique changeait en raison d'un changement d'orientation de cette boucle par rapport aux lignes d’induction magnétique.

Ainsi,

• avec tout changement du flux magnétique pénétrant dans la zone limitée par un conducteur fermé, un courant électrique apparaît dans ce conducteur, existant tout au long du processus de modification du flux magnétique

C'est le phénomène de l'induction électromagnétique.

La découverte de l’induction électromagnétique constitue l’une des réalisations scientifiques les plus remarquables de la première moitié du XIXe siècle. Cela a provoqué l’émergence et le développement rapide de l’ingénierie électrique et de l’ingénierie radio.

Sur la base du phénomène d'induction électromagnétique, de puissants générateurs d'énergie électrique ont été créés, au développement desquels des scientifiques et des techniciens ont participé. différents pays. Parmi eux se trouvaient nos compatriotes : Emilius Khristianovich Lenz, Boris Semenovich Jacobi, Mikhail Iosifovich Dolivo-Dobrovolsky et d'autres, qui ont grandement contribué au développement de l'électrotechnique.

Des questions

1. Quel était le but des expériences représentées dans les figures 119 à 121 ? Comment ont-ils été réalisés ?
2. Dans quelles conditions dans les expériences (voir Fig. 119, 120) un courant induit est-il apparu dans une bobine fermée à un galvanomètre ?
3. Quel est le phénomène d’induction électromagnétique ?
4. Quelle est l’importance de la découverte du phénomène d’induction électromagnétique ?

Exercice 36

1. Comment créer un courant d'induction à court terme dans la bobine K 2 illustrée à la figure 118 ?
2. L'anneau métallique est placé dans un champ magnétique uniforme (Fig. 122). Les flèches montrées à côté de l'anneau montrent que dans les cas a et b l'anneau se déplace de manière rectiligne le long des lignes d'induction du champ magnétique, et dans les cas c, d et e il tourne autour de l'axe OO." Dans lequel de ces cas peut-on un courant induit apparaît dans l'anneau ?

Des questions.

1. Quel était le but des expériences représentées dans les figures 126 à 128 ? Comment ont-ils été réalisés ?

Les expériences ont été réalisées dans le but de créer et de déterminer les conditions d'apparition d'un courant d'induction. Pour ce faire, dans les deux premières expériences (Fig. 126), une bobine reliée à un galvanomètre et un aimant ont été utilisés. Dans la première expérience, un aimant a été déplacé, dans la seconde, une bobine a été déplacée. Dans la troisième expérience (Fig. 127), l'aimant a été remplacé par une deuxième bobine connectée au circuit. Dans les quatrième et cinquième (Fig. 128), le cadre tournait à l'intérieur de l'aimant (a) et l'aimant à l'intérieur du cadre (b).

2. Dans quelles conditions un courant induit est-il apparu dans toutes les expériences dans une bobine fermée à un galvanomètre ?

Le courant est apparu lorsque le champ magnétique a changé.

3. Quel est le phénomène d’induction électromagnétique ?

Lorsque le flux magnétique perçant le circuit d'un conducteur fermé change, un courant électrique apparaît dans ce conducteur, qui ne s'arrête pas pendant que le changement se produit.

4. Quelle est l'importance de la découverte du phénomène d'induction électromagnétique ?

La découverte de l'induction électromagnétique a permis de produire du courant électrique à l'échelle industrielle, grâce à la création de générateurs d'énergie électrique.

Des exercices.

1. Comment créer un courant d'induction à court terme dans la bobine K2 illustrée à la figure 125 ?

Par toute méthode modifiant l'intensité du courant dans le circuit et, par conséquent, le flux magnétique : 1) rhéostat ; 2) clé ; 3) changer la position de la bobine K 2.

2. L'anneau métallique est placé dans un champ magnétique uniforme (Fig. 129). Les flèches montrées à côté de l'anneau montrent que dans les cas a et b l'anneau se déplace de manière rectiligne le long des lignes d'induction du champ magnétique, et dans les cas c, d et e il tourne autour de l'axe OO." Dans lequel de ces cas peut-on un courant induit apparaît dans l'anneau ?

Le courant d'induction se produit dans le cas d), car Dans le même temps, le flux magnétique pénétrant dans l’anneau change.

LE COURANT D'INDUCTION est un courant électrique qui se produit lorsque le flux d'induction magnétique change dans un circuit conducteur fermé. Ce phénomène est appelé induction électromagnétique. Voulez-vous savoir dans quelle direction est le courant d’induction ? Rosinductor est un portail d'informations commerciales où vous trouverez des informations sur l'actualité.

La règle déterminant la direction du courant d’induction est la suivante : « Le courant d’induction est dirigé de manière à contrecarrer par son champ magnétique la variation du flux magnétique qui le provoque. » La main droite est tournée avec la paume vers les lignes de force magnétiques, le pouce dirigé vers le mouvement du conducteur, et les quatre doigts indiquent dans quelle direction circulera le courant induit. En déplaçant un conducteur, nous déplaçons avec le conducteur tous les électrons qu'il contient, et lors du déplacement de charges électriques dans un champ magnétique, une force agira sur elles selon la règle de gauche.

La direction du courant d’induction, ainsi que son amplitude, sont déterminées par la règle de Lenz, selon laquelle la direction du courant d’induction affaiblit toujours l’effet du facteur qui a excité le courant. Lorsque le flux du champ magnétique à travers le circuit change, la direction du courant induit sera telle qu'elle compensera ces changements. Lorsqu'un champ magnétique excitant un courant dans un circuit est créé dans un autre circuit, le sens du courant d'induction dépend de la nature des changements : lorsque le courant extérieur augmente, le courant d'induction a le sens opposé ; lorsqu'il diminue, il est dirigé dans la même direction et tend à augmenter le débit.

Une bobine de courant d'induction possède deux pôles (nord et sud), qui sont déterminés en fonction du sens du courant : les lignes d'induction sortent du pôle nord. L'approche d'un aimant vers une bobine provoque l'apparition d'un courant dans une direction qui repousse l'aimant. Lorsque l’aimant est retiré, le courant dans la bobine a une direction qui favorise l’attraction de l’aimant.

Le courant d'induction se produit dans un circuit fermé situé dans un champ magnétique alternatif. Le circuit peut être soit stationnaire (placé dans un flux d'induction magnétique variable), soit mobile (le mouvement du circuit provoque une modification du flux magnétique). L'apparition d'un courant d'induction provoque un champ électrique vortex excité sous l'influence d'un champ magnétique.

Vous pouvez apprendre à créer un courant induit à court terme dans un cours de physique scolaire.

Il y a plusieurs moyens de le faire:

• - mouvement d'un aimant permanent ou d'un électro-aimant par rapport à la bobine,
• - mouvement du noyau par rapport à l'électro-aimant inséré dans la bobine,
• - fermeture et ouverture du circuit,
• - régulation du courant dans le circuit.

La loi fondamentale de l'électrodynamique (loi de Faraday) stipule que l'intensité du courant induit pour tout circuit est égale au taux de variation du flux magnétique traversant le circuit, pris avec un signe moins. L’intensité du courant d’induction est appelée force électromotrice.

Dans N 1 S 1. le champ magnétique est clairement représenté ; lignes fermées; 2. lignes fermées ; 3. La direction vers laquelle pointe le pôle nord de l’aiguille magnétique est prise comme direction des lignes de champ, c’est-à-dire les lignes de force sont dirigées du pôle nord (N) de l'aimant permanent vers le pôle sud (S). Lignes de champ magnétique : FIG.1

VECTEUR D'INDUCTION MAGNÉTIQUE. LIGNES MAGNÉTIQUES. B est le vecteur induction magnétique, toujours dirigé selon la tangente aux lignes d'induction magnétique ; B – est la force caractéristique du champ magnétique ; Le module du vecteur induction magnétique d'un champ magnétique uniforme est égal au rapport du module de la force avec laquelle le champ magnétique agit sur un conducteur avec un courant situé perpendiculairement aux lignes d'induction magnétique, à l'intensité du courant et à la longueur du chef d'orchestre

Un champ magnétique uniforme est un champ dont chaque point contient 1. lignes magnétiques, répartis à densité égale, ou parallèles les uns aux autres ; 2. Les vecteurs magnétiques en induction ont la même amplitude et la même direction. homogène. Sinon, le champ n'est pas uniforme. Champ magnétique uniforme et non uniforme. Fig.2 Fig. 3 figure 4 figure 5 B

Le champ magnétique du courant continu, la règle de la « vrille » ou de la main droite - permet de déterminer la direction des lignes de champ magnétique générées par le conducteur avec courant : si vous prenez le conducteur avec courant dans votre main droite pour que le le pouce indique la direction du courant, puis les doigts restants de la main recouvrant le conducteur indiquent la direction des lignes de champ magnétique ; FIG.6

Le drain de cadre est un conducteur courbé en forme de rectangle ou de cercle à travers lequel circule un courant continu ; - il crée un champ magnétique similaire au champ magnétique d'un aimant permanent et est un simple électro-aimant ; - si les doigts de la main droite sont pressés dans le sens correspondant au sens du courant dans le cadre, alors le pouce indiquera la direction du pôle sud vers le nord ; En appliquant la règle de droite, vous pouvez déterminer les pôles nord et sud du champ magnétique du cadre avec courant : FIG.7

Le solénoïde est un conducteur enroulé à travers lequel circule le courant électrique ; Le solénoïde est un conducteur enroulé à travers lequel circule le courant électrique ; le champ magnétique du solénoïde est similaire au champ magnétique d'une bande magnétique ; Structurellement, le solénoïde est un cadre circulaire avec un courant connecté en série ; Vous pouvez déterminer les pôles nord et sud du champ magnétique du solénoïde en appliquant la règle de droite à la boucle de courant. FIG.8

L'AMPÈRE FORCE est la force agissant sur un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique ; est égal au produit de la grandeur du vecteur induction magnétique B par l'intensité du courant I, la longueur de la section conductrice l et le sinus de l'angle α entre l'induction magnétique et la section conductrice. direction de la règle de force Ampère de la main gauche - si la paume de la main gauche est positionnée de manière à ce que les lignes d'induction magnétique y pénètrent et que les quatre doigts étendus sont placés dans la direction du courant dans le conducteur, alors le pouce plié montrera la direction de la force Ampère agissant sur le courant ; FIG.9

LA FORCE DE LORENTZ est une force agissant sur une particule chargée en mouvement à partir d'un champ magnétique externe ; est égal au produit de la charge q par l'induction magnétique B, la vitesse de déplacement de la particule υ et par le sinus de l'angle α entre la direction de la vitesse de la charge et l'induction du champ magnétique DIRECTION DE LA FORCE DE LORENTZ : si la paume de la main gauche est positionnée de manière à ce que le vecteur B y entre et quatre doigts étendus sont dirigés le long du vecteur υ, puis le pouce plié montrera la direction de la force agissant sur la charge positive. si la paume de la main droite est positionnée de manière à ce que le vecteur B y pénètre et que quatre doigts étendus soient dirigés le long du vecteur υ, alors le pouce plié montrera la direction de la force agissant sur la charge négative. FIG.15

FLUX MAGNÉTIQUE (FLUX D'INDUCTION MAGNÉTIQUE) : ​​CARACTÉRISE LA DISTRIBUTION DU CHAMP MAGNÉTIQUE SUR UNE SURFACE LIMITÉE PAR UNE BOUCLE FERMÉE ; VALEUR ÉGALE AU PRODUIT DU MODULE VECTEUR D'INDUCTION MAGNÉTIQUE PAR LA SURFACE DU CIRCUIT ET LE COSinus DE L'ANGLE ENTRE LE VECTEUR D'INDUCTION MAGNÉTIQUE ET LA NORMALE À LA SURFACE ; FLUX MAGNÉTIQUE (FLUX D'INDUCTION MAGNÉTIQUE) : ​​CARACTÉRISE LA DISTRIBUTION DU CHAMP MAGNÉTIQUE SUR UNE SURFACE LIMITÉE PAR UNE BOUCLE FERMÉE ; VALEUR ÉGALE AU PRODUIT DU MODULE VECTEUR D'INDUCTION MAGNÉTIQUE PAR LA SURFACE DU CIRCUIT ET LE COSinus DE L'ANGLE ENTRE LE VECTEUR D'INDUCTION MAGNÉTIQUE ET LA NORMALE À LA SURFACE ;

INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE LE PHÉNOMÈNE D'INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE A ÉTÉ DÉCOUVERT EXPÉRIMENTALEMENT PAR MICHAEL FARADAY EN 1831. LE PHÉNOMÈNE D'INDUCTION ÉLECTROMAGNÉTIQUE EST LE PHÉNOMÈNE DE L'APPARITION D'UNE FORCE ÉLECTROMOTRICE DANS UN CONDUCTEUR SITUÉ DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE ALTERNÉ OU EN MOUVEMENT DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE CONSTANT.

LE CHAMP INDUIT (VORTEX) n’est pas créé charges électriques, et par une modification du champ magnétique ; Les lignes de force du champ induit sont fermées, et le champ lui-même a un caractère vortex ; COURANT D'INDUCTION – se produit dans un conducteur fermé sous l'influence d'un champ induit (vortex). LE COURANT D'INDUCTION DANS LA BOBINE C, OU EN BOUCLE FERMÉE, APPARAIT LORSQUE LE FLUX MAGNÉTIQUE CHANGE, PERPÉTANT LA ZONE LIMITÉE PAR LE CONDUCTEUR : 1. LORSQUE L'AIMANT SE DÉPLACE ; 2. QUAND LA FORCE DU COURANT CHANGE DANS LA BOBINE A ; 3. QUAND LES BOBINES A ET C SE DÉPLACENT L'UNE PAR RAPPORT À L'AUTRE ; 4. QUAND UNE BOUCLE FERMÉE TOURNE DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE ; 5. LORSQUE L'AIMANT TOURNE À PROXIMITÉ DU CIRCUIT OU À L'INTÉRIEUR DE CELUI-CI. LE COURANT D'INDUCTION DANS LA BOBINE C, OU EN BOUCLE FERMÉE, APPARAIT LORSQUE LE FLUX MAGNÉTIQUE CHANGE, PERPÉTANT LA ZONE LIMITÉE PAR LE CONDUCTEUR : 1. LORSQUE L'AIMANT SE DÉPLACE ; 2. QUAND LA FORCE DU COURANT CHANGE DANS LA BOBINE A ; 3. QUAND LES BOBINES A ET C SE DÉPLACENT L'UNE PAR RAPPORT À L'AUTRE ; 4. QUAND UNE BOUCLE FERMÉE TOURNE DANS UN CHAMP MAGNÉTIQUE ; 5. LORSQUE L'AIMANT TOURNE À PROXIMITÉ DU CIRCUIT OU À L'INTÉRIEUR DE CELUI-CI. CONCLUSION: