Loi de Lenz
La loi de Lenz :
Si l'on
approche le pôle Nord d'un aimant d'un solénoïde relié à un ampèremètre, on constate
l'apparition d'un courant induit dans le circuit.
L'aimant crée un flux
F dans le bobinage et son déplacement provoque
une variation dF de ce flux. Cette variation
de flux induit une fem e dont la valeur est e = - dF/dt
(loi de Lenz)
Le
courant induit s'oppose par ses effets à la cause qui lui donne naissance. Quand
on approche le pôle Nord de l'aimant du solénoïde, le sens du courant induit
est tel qu'il crée une face Nord sur la partie supérieure du bobinage. Pour
retrouver le sens du courant, on peut utiliser le moyen mnémotechnique suivant
: En joignant deux flèches (ayant le sens du courant), opposées sur la spire,
on dessine un N.
Si on éloigne le pôle Nord de l'aimant ou si l'on approche
un pôle sud, le sens du courant induit est inversé. En utilisant la méthode
précédente, on dessine cette fois un S.
Comme l'intensité du courant
est fonction de la dérivée du flux par rapport au temps, elle est fonction de
la vitesse de déplacement de l'aimant.
Pour donner une allure réaliste à
cette simulation, j'ai modélisé l'aimant par un doublet magnétique (deux masses
magnétiques +m et -m distantes de L) et supposé que cet aimant se déplace à
vitesse constante V le long de l'axe du solénoïde.
Par intégration
sur la surface de chaque spire, on calcule le flux induit par chaque masse magnétique
puis par intégration sur la hauteur du bobinage, on peut obtenir le flux
total. On déduit la valeur de la fem induite par dérivation de ce flux
par rapport au temps.
L'applet :
Il est
possible de modifier la vitesse (constante) de déplacement de l'aimant. La longueur
et le sens de la barre rouge correspondent à l'intensité et au sens du courant.
De même la flèche noire tracée sur le solénoïde représente le courant dans le
circuit.
Une pression sur le bouton de la souris
gèle l'animation, son relâchement permet de poursuivre.
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