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CEM de la loi d'induction de Faraday

1831
  • Michael Faraday
Michael Faraday faisant la démonstration de l'induction électromagnétique dans un laboratoire d'époque.

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A primary source of electromotive force is electromagnetic induction, described by Faraday’s law. It states that a time-varying magnetic flux [latex]\Phi_B[/latex] through a circuit loop induces an EMF ([latex]\mathcal{E}[/latex]). The magnitude of the EMF is proportional to the rate of change of the flux, given by the equation [latex]\mathcal{E} = – \frac{d\Phi_B}{dt}[/latex]. This principle is the foundation for electric generators, transformers, and inductors.

Faraday’s law of induction reveals a deep connection between electricity and magnetism. It describes how a changing magnetic environment can create an electric field. This induced electric field is non-conservative, meaning its line integral around a closed path is non-zero, and this integral is precisely the induced EMF. The mathematical formulation, one of Maxwell’s equations, is [latex]\oint_C \mathbf{E} \cdot d\mathbf{l} = – \frac{d}{dt} \int_S \mathbf{B} \cdot d\mathbf{A}[/latex], where [latex]\mathbf{E}[/latex] is the induced electric field, [latex]\mathbf{B}[/latex] is the magnetic field, and the integral is taken over a closed loop [latex]C[/latex] bounding a surface [latex]S[/latex]. The negative sign, formalized by Lenz’s Law, indicates that the induced EMF creates a current whose magnetic field opposes the original change in magnetic flux, a manifestation of the la conservation de l'énergie.

This phenomenon can be produced in two ways: by changing the magnetic field strength over time (e.g., in a transformer) or by moving the circuit loop through a non-uniform magnetic field or changing its orientation (e.g., in a generator). The ability to generate a voltage and drive a current without a direct chemical source was a revolutionary discovery. It enabled the conversion of mechanical energy into electrical energy on a large scale, paving the way for the modern electrical grid and the widespread use of electricity. Every time we use electricity from a wall outlet, we are relying on EMF generated according to Faraday’s law in a power plant’s generator.

UNESCO Nomenclature: 2205
– Electricity and Magnetism

Taper

Loi physique

Perturbation

Révolutionnaire

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • Hans Christian Ørsted’s discovery that electric currents create magnetic fields
  • André-Marie Ampère’s formulation of the law of force between currents
  • Développement du galvanomètre pour la détection des courants électriques

Applications

  • générateurs électriques
  • transformateurs
  • moteurs à induction
  • tables de cuisson à induction
  • lecteurs de cartes magnétiques
  • microphones dynamiques

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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