La induction électromagnétique Il est défini comme l'induction d'une force électromotrice (tension) dans un milieu ou un corps proche en raison de la présence d'un champ magnétique variable. Ce phénomène a été découvert par le physicien et chimiste britannique Michael Faraday, au cours de l'année 1831, grâce à la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique..
Faraday a réalisé des tests expérimentaux avec un aimant permanent entouré d'une bobine de fil et observé l'induction d'une tension sur ladite bobine, et la circulation d'un courant sous-jacent.
Cette loi stipule que la tension induite sur une boucle fermée est directement proportionnelle à la vitesse de variation du flux magnétique lorsqu'il traverse une surface, par rapport au temps. Ainsi, il est possible d'induire la présence d'une différence de tension (tension) sur un corps adjacent en raison de l'influence de champs magnétiques variables..
A son tour, cette tension induite donne lieu à la circulation d'un courant correspondant à la tension induite et à l'impédance de l'objet d'analyse. Ce phénomène est le principe d'action des systèmes d'alimentation et des appareils d'usage quotidien, tels que: moteurs, générateurs et transformateurs électriques, fours à induction, inducteurs, batteries, etc..
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L'induction électromagnétique observée par Faraday a été partagée avec le monde de la science grâce à une modélisation mathématique qui permet de répliquer ce type de phénomène et de prédire son comportement..
Pour calculer les paramètres électriques (tension, courant) associés au phénomène d'induction électromagnétique, il faut d'abord définir quelle est la valeur de l'induction magnétique, actuellement appelée champ magnétique..
Pour savoir quel est le flux magnétique qui traverse une certaine surface, alors le produit de l'induction magnétique par ladite zone doit être calculé. A) Oui:
Où:
Φ: flux magnétique [Wb]
B: induction magnétique [T]
S: surface [mdeux]
La loi de Faraday indique que la force électromotrice qui est induite sur les corps voisins est donnée par le taux de changement du flux magnétique par rapport au temps, comme détaillé ci-dessous:
Où:
ε: Force électromotrice [V]
En substituant la valeur du flux magnétique dans l'expression précédente, on a ce qui suit:
Si des intégrales sont appliquées de part et d'autre de l'équation afin de délimiter une trajectoire finie pour la zone associée au flux magnétique, une approximation plus précise du calcul requis est obtenue..
De plus, le calcul de la force électromotrice en circuit fermé est également limité de cette manière. Ainsi, en appliquant l'intégration aux deux côtés de l'équation, on obtient que:
L'induction magnétique est mesurée dans le système international d'unités (SI) en Teslas. Cette unité de mesure est représentée par la lettre T, et correspond à l'ensemble des unités de base suivantes.
Un tesla équivaut à l'induction magnétique uniforme qui produit un flux magnétique de 1 weber sur une surface d'un mètre carré..
Selon le système d'unités cégésimal (CGS), l'unité de mesure de l'induction magnétique est le gauss. La relation d'équivalence entre les deux unités est la suivante:
1 tesla = 10 000 gauss
L'unité de mesure par induction magnétique porte le nom de l'ingénieur, physicien et inventeur serbo-croate Nikola Tesla. Il a été nommé ainsi au milieu des années 1960..
On l'appelle induction car il n'y a pas de connexion physique entre les éléments primaire et secondaire; par conséquent, tout se passe par des connexions indirectes et immatérielles.
Le phénomène d'induction électromagnétique se produit étant donné l'interaction des lignes de force d'un champ magnétique variable sur les électrons libres d'un élément conducteur proche.
Pour cela, l'objet ou le support sur lequel se produit l'induction doit être disposé perpendiculairement aux lignes de force du champ magnétique. De cette manière, la force exercée sur les électrons libres est plus grande et, par conséquent, l'induction électromagnétique est beaucoup plus forte..
À son tour, la direction de circulation du courant induit est donnée par la direction donnée par les lignes de force du champ magnétique variable.
D'autre part, il existe trois méthodes par lesquelles le flux de champ magnétique peut être varié pour induire une force électromotrice sur un corps ou un objet à proximité:
1- Modifier le module du champ magnétique, par des variations d'intensité du flux.
2- Changer l'angle entre le champ magnétique et la surface.
3- Modifier la taille de la surface inhérente.
Puis, une fois qu'un champ magnétique a été modifié, une force électromotrice est induite dans l'objet voisin qui, en fonction de la résistance à la circulation de courant qu'il possède (impédance), produira un courant induit..
Dans cet ordre d'idées, la proportion dudit courant induit sera supérieure ou inférieure au courant primaire, en fonction de la configuration physique du système..
Le principe de l'induction électromagnétique est la base de fonctionnement des transformateurs de tension électrique.
Le rapport de transformation d'un transformateur de tension (abaisseur ou élévateur) est donné par le nombre d'enroulements de chaque enroulement de transformateur.
Ainsi, selon le nombre de bobines, la tension dans le secondaire peut être plus élevée (transformateur élévateur) ou plus basse (transformateur abaisseur), selon l'application au sein du système électrique interconnecté..
De même, les turbines de production d'électricité dans les centres hydroélectriques fonctionnent également grâce à l'induction électromagnétique..
Dans ce cas, les aubes de turbine mobilisent l'axe de rotation qui se situe entre la turbine et le générateur. Cela se traduit alors par une mobilisation du rotor.
À son tour, le rotor est constitué d'une série d'enroulements qui, lorsqu'ils sont en mouvement, donnent naissance à un champ magnétique variable..
Ce dernier induit une force électromotrice dans le stator du générateur, qui est connecté à un système qui permet à l'énergie générée pendant le processus d'être transportée en ligne.
À travers les deux exemples présentés ci-dessus, il est possible de détecter comment l'induction électromagnétique fait partie de nos vies dans des applications élémentaires de la vie quotidienne..
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