Eld4-1 - Anneau (ou cerceau) de Delezenne
Fonction
Cet appareil sert à mettre en évidence et à étudier l’induction électromagnétique créée dans une bobine.
Description et fonctionnement
Une bobine formée de spires circulaires peut tourner, mue par une manivelle, autour d’un axe parallèle au plan des spires et peut, en outre, être orientée de telle sorte que les plans des spires puissent être perpendiculaire au champ magnétique terrestre. Un système de bagues et de balais permet à la bobine d’être reliée à une portion de circuit extérieure (galvanomètre, fluxmètre…)
Soit S la surface d’une spire, B le champ magnétique, N la normale (orientée) aux plans des spires, z une normale à l’axe Δ de rotation de la bobine et choisie dans le plan défini par B et Δ. Soit θ l’angle de B avec z et α l’angle de N avec z. Supposons Δ fixé ; alors θ est constant, par contre α varie avec le temps par rotation de la bobine. Le flux à travers la bobine est :
La force électromotrice d’induction e créée dans la bobine est :
Si la bobine est incluse dans un circuit de résistance totale R, ce circuit sera parcouru par l’intensité i (en négligeant la force électromotrice d’auto-induction, ce qui est licite si la rotation de la bobine est suffisamment lente) :
Expériences
1-La bobine débite sur un galvanomètre (ou sur un milliampèremètre). On constate un courant alternatif. Si la rotation α = ω t est à vitesse constante, ce courant est sinusoïdal :
2-La bobine débite sur un appareil (fluxmètre) qui mesure la variation φ2 – φ1 du flux pour la rotation α2 - α1 (les vitesses angulaires étant nulles pour α = α1 ou α = α2). Soit (α1 = 0 et α2 = π) le renversement de la bobine face par face, alors :
d’où la mesure possible de B cos (θ). Avec un axe vertical, on mesure la composante horizontale de B, avec un axe horizontal, on mesure sa composante verticale. (On imaginera d’autres mesures ou expériences).
Histoire
« M. Faraday a reconnu, le premier, que le magnétisme terrestre peut développer des courants induits…Pour démonter les courants induits développés par l’action de la Terre, on a construit l’appareil représenté sur la figure 158. » (extrait de Ganot 1862)
Faraday Mickaël (1791-1867) était un physicien et chimiste anglais. Il a découvert l‘induction électromagnétique et il a énoncé les lois de l’électrolyse (voir notice Est2-1).
