TP n°17 : Induction électromagnétique - Loi de Faraday

Matériel :

- 1 Bobine 500 spires de transformateur démontable + 1 Bobine Cornu

- ou 1 Solénoïde

- un générateur basse fréquence

- 2 résistances (1000W, 1/4W,5%)

- 1 Oscilloscope

I. Montage

Bobine B₂ Bobine B₁

R₁ = R₂ = 1000W.

i₁(t)

Y₂ e(t)

u₁(t) Y₁

Pour la moitié de la classe, la bobine B₁sera une bobine de 500 spires de longueur corrigée égale à 10cm et B₂sera une bobine de 150 spires de section S₂ = 6 cm².

Pour l’autre moitié de la classe, on utilisera les deux enroulement d’un solénoïde.B₁comportera 200 spires et B₂ 140 spires. La longueur de la bobine B₁ sera donc l 40 cm et le diamètre de B₂ sera de 5 cm.

II. Rôles des bobines

II-1. Que se passe-t-il lorsque la bobine B₁est parcourue par un courant d’intensité i₁ non nulle ?En déduire le

rôle de B₁ pour le montage.

II-2. De quelle grandeur électrique la tension u₁(t) est-elle l’image ? Justifier.

II-3. Réaliser le montage. Régler le GBF pour avoir un courant i₁(t) triangulaire de fréquence 1000 Hz d’amplitude maximale. Observer l’intensité i₁(t) et la tension e(t) aux bornes de B₂. La tension e(t) est-elle nulle lorsque :

II-3.1. i₁(t) est nulle.

II-3-2. i₁(t) évolue au cours du temps.

II-4. Déduire de la question précédente le rôle de B ₂dans le montage.

Comment peut-on appeler la tension e(t) ?

III. Etablissement de la loi de Faraday

III-1. Donner l’expression du champ magnétique B₁ créé par la bobine B₁ en fonction de i₁.

III-2. Relever sur une période les oscillogrammes de i₁(t) et e(t) en concordance de temps. Indiquer la valeur e₁ prise par e(t) sur un front montant de i₁(t)

III-3. Interprétation des oscillogrammes :

III-3-1. Déterminer l’expression du flux F du champ magnétique B₁ à travers la bobine B₂ en fonction de m₀, N, l et i₁.

III-3-2. Pour le front montant de i₁, calculer Di₁ / Dt. En déduire la valeur de DF/ Dt.

Front descendant

i₁(t)

Front montant Di₁> 0

III-3-3.Comparer la valeur de Df/ Dt à la valeur e₁de e(t).

III-3-4. Déduire du III-3-3. la relation entre la tension e(t) induite aux bornes de B₁ et DF/Dt. Cette relation porte le nom de loi de Faraday.

III-3-5. Vérifier que la loi de Faraday s’applique pour le front descendant de i₁.

III-3-6. A partir de loi de Faraday, expliquer pourquoi si i₁(t) est nulle ou constante, e(t) = 0.

I. Montage

Pour l’autre moitié de la classe, on utilisera les deux enroulement d’un solénoïde.B1 comportera 200 spires et B2 140 spires. La longueur de la bobine B1 sera donc l 40 cm et le diamètre de B2 sera de 5 cm.

II. Rôles des bobines

II-1. Que se passe-t-il lorsque la bobine B1 est parcourue par un courant d’intensité i1 non nulle ? En déduire le

rôle de B1 pour le montage.

II-3. Réaliser le montage. Régler le GBF pour avoir un courant i1(t) triangulaire de fréquence 1000 Hz d’amplitude maximale. Observer l’intensité i1(t) et la tension e(t) aux bornes de B2 . La tension e(t) est-elle nulle lorsque :

II-3.1. i1(t) est nulle.

II-3-2. i1(t) évolue au cours du temps.

II-4. Déduire de la question précédente le rôle de B 2 dans le montage.