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Concept
Loi de Lenz-Faraday
Résumé
En physique, la loi de Lenz-Faraday, ou loi de Faraday, permet de rendre compte des phénomènes macroscopiques d'induction électromagnétique. Elle exprime l'apparition d'une force électromotrice (tension) dans un circuit électrique, lorsque celui-ci est immobile dans un champ magnétique variable ou lorsque le circuit est mobile dans un champ magnétique constant ou permanent.
À l'origine empirique, cette loi est fondée sur les travaux de Michael Faraday en 1831 et sur l'énoncé de Heinrich Lenz de 1834. Elle est aujourd'hui déduite de l'équation locale de Maxwell-Faraday.
Il s'agit d'une loi de modération, c'est-à-dire qu'elle décrit des effets qui s'opposent à leurs causes.
thumb|Le circuit orienté C délimite une surface ouverte S. Cette surface est traversée par un champ magnétique .
Le vecteur , unitaire et normal, oriente la surface.
Un circuit électrique, représenté par un contour C orienté arbitrairement, soumis à un flux magnétique Φ variable (issu d'un champ magnétique variable) est le siège d'une force électromotrice e telle que :
où :
e est la force électromotrice (f.é.m) induite (ou d'induction). Elle correspond à la circulation du champ électrique induit par la variation de flux magnétique. Elle est donc telle que : ;
Φ est le flux magnétique variable. Il est donc tel que : , avec la surface délimitée par le contour C, et le vecteur unitaire normal à la surface élémentaire dS et orienté selon la règle du tire-bouchon de Maxwell.
Dans le cas où le circuit est immobile dans le référentiel d'étude, l'expression peut se mettre sous la forme suivante :
On considère à présent le cas où le circuit C est en mouvement à la vitesse dans le référentiel d'étude.
En remarquant que la dérivée totale du flux magnétique s'écrit selon la règle d'intégration de Leibniz dans un espace à trois dimensions : , la loi de Faraday prend alors la forme suivante:
On remarque la présence d'un terme supplémentaire par rapport à l'équation dans le cas d'un circuit immobile.
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