Auto-induction et induction mutuelle

CEM d'auto-induction

Un courant variable crée toujours une variable champ magnétique, ce qui provoque toujours CEM... A chaque changement de courant dans la bobine (ou en général dans le fil), elle induit elle-même une FEM d'auto-induction.

Lorsqu'une force électromotrice dans une bobine est induite par un changement de son propre flux magnétique, l'amplitude de cette force électromotrice dépend du taux de variation du courant. Plus le taux de variation du courant est élevé, plus la FEM de l'auto-induction est élevée.

L'amplitude de la force électromotrice de l'auto-induction dépend également du nombre de spires de la bobine, de la densité de leur enroulement et de la taille de la bobine. Plus le diamètre de la bobine est grand, le nombre de ses spires et la densité de l'enroulement, plus la FEM d'auto-induction est grande. Cette dépendance de l'EMF d'auto-induction sur le taux de variation du courant dans la bobine, le nombre de ses spires et ses dimensions est d'une grande importance en génie électrique.

La direction de la force électromotrice de l'auto-induction est déterminée par la loi de Lenz. La FEM d'auto-induction a toujours une direction dans laquelle elle empêche une modification du courant qui l'a provoquée.

En d'autres termes, la réduction du courant dans la bobine entraîne l'apparition d'une FEM d'auto-induction dirigée dans le sens du courant, c'est-à-dire empêchant sa réduction. A l'inverse, à mesure que le courant augmente dans la bobine, une FEM d'auto-induction apparaît, dirigée contre le courant, c'est-à-dire empêchant son augmentation.

Il ne faut pas oublier que si le courant dans la bobine ne change pas, aucune FEM d'auto-induction ne se produit. Le phénomène d'auto-induction est particulièrement prononcé dans un circuit contenant une bobine à noyau de fer, car le fer augmente considérablement le flux magnétique de la bobine et, par conséquent, l'amplitude de la FEM de l'auto-induction lorsqu'elle change.

Inductance

Ainsi, nous savons que l'amplitude de la FEM d'auto-induction dans la bobine, en plus du taux de variation du courant dans celle-ci, dépend également de la taille de la bobine et du nombre de ses spires.

Par conséquent, des bobines de conception différente au même taux de changement de courant sont capables d'auto-induire une force électromotrice d'une amplitude différente.

Afin de distinguer les bobines les unes des autres par leur capacité à induire des CEM d'auto-induction en elles-mêmes, le concept de bobines inductives, ou coefficient d'auto-induction, a été introduit.

L'inductance de la bobine est une grandeur qui caractérise la propriété de la bobine à induire la FEM d'auto-induction par elle-même.

L'inductance d'une bobine donnée est une valeur constante, indépendante à la fois de la force du courant qui la traverse et de la vitesse de sa variation.

Henry - c'est l'inductance d'une telle bobine (ou fil) dans laquelle, lorsque l'intensité du courant change de 1 ampère en 1 seconde, une FEM d'auto-induction de 1 volt se produit.

En pratique, on a parfois besoin d'une bobine (ou bobine) qui n'a pas d'inductance. Dans ce cas, le fil est enroulé sur une bobine après l'avoir préalablement plié deux fois. Cette méthode d'enroulement est appelée bifilaire.

FEM d'induction mutuelle

Nous savons que la FEM d'induction dans une bobine peut être causée non pas en déplaçant l'électroaimant à l'intérieur, mais en modifiant uniquement le courant dans sa bobine. Mais quoi, pour provoquer une FEM d'induction dans une bobine en raison d'un changement de courant dans une autre, il n'est absolument pas nécessaire de mettre l'une dans l'autre, mais vous pouvez les disposer les unes à côté des autres

Et dans ce cas, lorsque le courant dans une bobine change, le flux magnétique alternatif résultant pénètre (traverse) les spires de l'autre bobine et y provoque des champs électromagnétiques.

L'induction mutuelle permet de connecter différents circuits électriques au moyen d'un champ magnétique. Cette connexion est communément appelée couplage inductif.

L'amplitude de l'induction mutuelle emf dépend principalement de la vitesse à laquelle le courant dans la première bobine change…. Plus le courant y change rapidement, plus la FEM de l'induction mutuelle est grande.

De plus, l'amplitude de l'induction mutuelle EMF dépend de l'amplitude de l'inductance des deux bobines et de leur position relative, ainsi que de la perméabilité magnétique de l'environnement.

Par conséquent, les bobines, qui sont différentes dans leur inductance et leur disposition mutuelle et dans différents environnements, sont capables d'induire l'une dans l'autre, différentes en amplitude, des champs électromagnétiques à induction mutuelle.

Pour pouvoir distinguer différentes paires de bobines par leur capacité à induire mutuellement une FEM, le concept d'inductance mutuelle ou de coefficient d'induction mutuelle.

L'inductance mutuelle est désignée par la lettre M. L'unité de mesure, comme l'inductance, est le henry.

Un henry est une telle inductance mutuelle de deux bobines qu'un changement de courant dans une bobine de 1 ampère pendant 1 seconde provoque une force électromotrice d'induction mutuelle égale à 1 volt dans l'autre bobine.

L'amplitude de l'induction mutuelle EMF est affectée par la perméabilité magnétique de l'environnement. Plus la perméabilité magnétique du milieu à travers lequel le flux magnétique alternatif reliant les bobines est fermé est grande, plus le couplage inductif des bobines est fort et plus la valeur EMF de l'induction mutuelle est élevée.

Le travail est basé sur le phénomène d'induction mutuelle dans un appareil électrique aussi important qu'un transformateur.

Le principe de fonctionnement du transformateur

Le principe de fonctionnement du transformateur est basé sur le phénomène d'induction électromagnétique et est la suivante. Deux bobines sont enroulées sur le noyau de fer, l'une d'elles est connectée à une source de courant alternatif et l'autre à un puits de courant (résistance).

Une bobine connectée à une source de courant alternatif crée un flux magnétique alternatif dans le noyau, ce qui induit une FEM dans l'autre bobine.

La bobine connectée à la source AC est appelée primaire et la bobine à laquelle le consommateur est connecté est appelée secondaire. Mais comme le flux magnétique alternatif pénètre simultanément dans les deux bobines, une FEM alternative est induite dans chacune d'elles.

L'amplitude de l'EMF de chaque tour, comme l'EMF de la bobine entière, dépend de l'amplitude du flux magnétique pénétrant dans la bobine et de la vitesse de son changement.Le taux de variation du flux magnétique ne dépend que de la fréquence du courant alternatif continu pour un courant donné. L'amplitude du flux magnétique est également constante pour ce transformateur. Par conséquent, dans le transformateur considéré, la FEM dans chaque enroulement ne dépend que du nombre de tours qu'il contient.

Le rapport entre la tension primaire et la tension secondaire est égal au rapport du nombre de tours des enroulements primaire et secondaire. Cette relation s'appelle facteur de transformation (K).

Si la tension du secteur est appliquée à l'un des enroulements du transformateur, la tension sera supprimée de l'autre enroulement, qui est supérieure ou inférieure à la tension du secteur autant de fois que le nombre de tours de l'enroulement secondaire est supérieur ou moins.

Si une tension supérieure à celle fournie à l'enroulement primaire est supprimée de l'enroulement secondaire, un tel transformateur est appelé élévateur. Au contraire, si une tension est retirée de l'enroulement secondaire, moins que le primaire, alors un tel transformateur est appelé abaisseur. Chaque transformateur peut être utilisé comme élévateur ou abaisseur.

Le rapport de transformation est généralement indiqué dans le passeport du transformateur comme un rapport de la tension la plus élevée à la plus basse, c'est-à-dire qu'il est toujours supérieur à un.