L'électricité et le magnétisme sont étroitement liés, ce qui a conduit à l'adoption du termeélectromagnétismepour décrire les phénomènes associés. En fait, la mesure dans laquelle cela est vrai a largement échappé aux scientifiques jusqu'à la seconde moitié des années 1800, lorsque James Clerk Maxwell, s'appuyant sur les travaux de physiciens estimés avant lui, a produit son célèbre ensemble de quatre équations différentielles (calcul) liant ensemble diverses propriétés des champs magnétiques et champs électriques.
CompréhensionFlux magnétique, ou les lignes de champ magnétique passant par un plan géométrique défini appelé azone de vecteur, conduit à plusieurs phénomènes physiques importants, dontinduction électromagnétique, ou la génération de force électromotrice (CEM).
Qu'est-ce que le flux magnétique?
Le flux magnétique total est essentiellement une mesure decombien de lignes de champ magnétique traversent une surface donnée A– c'est-à-dire une mesure de la force du champ magnétique. Plus formellement, il est défini comme :
\Phi_B=B\cdot A=BA\cos{\theta}
où est l'angle entre le champ magnétique B etla perpendiculaire à Aà la région définie.
- Le champ magnétique B, ou ledensité de flux magnétique par unité de surface, est mesurée en tesla (T) en unités SI, tandis que A est la zone traversée par le champ en m2. L'unité SI du flux magnétique est le weber (Wb), où Wb = T⋅m2.
Si B n'est pas uniforme sur toute la surface de A, la définition du calcul est que Φ = ∫B⋅dA. Cette fonction intégrale de surface signifie que les valeurs de flux à travers des portions presque infiniment petites de A sont déterminées indépendamment et additionnées pour obtenir une valeur composite.
Quelle est la signification du flux magnétique ?
La loi de Gauss : Le flux magnétique net à travers une surface fermée est 0. C'est la deuxième des équations de Maxwell, et elle est cohérente avec l'idée qu'il n'y a pas de monopôles magnétiques.
Quel que soit le volume que vous choisissez, un champ magnétique peut toujours être décrit comme comprenant un dipôle ou une minuscule barre magnétique invisible. Cela contraste avec les champs électriques, qui sont générés par des charges ponctuelles (ou des réseaux de charges ponctuelles isolables).
La loi de Faraday de l'électromagnétisme :Induitforce électromotrice(EMF) dans une bobine de fil avec N tours est N multiplié par le changement de flux avec le temps :
CEM=N\frac{\Delta \Phi}{\Delta t}
Le flux peut être modifié dans le temps en faisant varier B, en modifiant la section transversale A ou en changeant l'angle entre B et A en faisant tourner la bobine ou la source de champ.
- EMF a des unités de tension (différence de potentiel), pas de force. C'est ce qu'on appelle une "force" car la tension est ce qui induit les charges à se déplacer, produisant du courant, en premier lieu.
La loi de Lenz :Le courant électrique induit circule dans une direction qui s'oppose au changement qui l'a provoqué. Par exemple, disons que vous avez une bobine de fil qui n'est connectée à aucune source d'alimentation.
Imaginez que vous déplacez une barre aimantée dans le sens de la longueur au milieu de la bobine le long de son axe, comme si vous insérez une tige au milieu d'un long tube sans toucher les côtés du tube. Ce champ accru dans la bobine induit le courant à circuler dans une direction telle qu'il génère un champ magnétique s'opposant à l'augmentation.
Si vous répétez cette procédure après avoir permuté les extrémités du pôle sud et du pôle nord de l'aimant, le changement produit est égal en amplitude et en sens opposé par rapport au premier cas, et le courant circulera dans le sens opposé en tant que résultat.