【Édition du Ministère de l'Éducation】Physique du Lycée, Option Sélective, Volume 2 : Rencontre entre un aimant et un tube en aluminium : Découverte du phénomène d'amortissement électromagnétique

En entrant dans un musée des sciences, vous verrez un appareil fascinant : deux tubes en aluminium verticaux. Quand vous faites tomber un puissant aimant depuis le tube à gauchetube en aluminium pleinle tube devient comme immergé dans un liquide visqueux invisible, glissant lentement et uniformément ; tandis que depuis le tube de droite comportantune fente longitudinale dans le tube en aluminiumla chute est incroyablement rapide.

Questions fondamentales (Grandes questions)

Générateur de centrale électriqueComment un gigantesque générateur transforme-t-il une rotation mécanique en électricité abondante ?
Loi de production du courant par le magnétismeQuelle logique mathématique et physique sous-tend la création du courant induit ?
Facteurs influençant la directionPourquoi le courant induit agit-il toujours en sens inverse ?

Essence physique : Amortissement électromagnétique

Lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique, les parois du tube coupent les lignes de champ magnétique, produisant un courant induit (courants de Foucault). Selon la loi de Lenz, ce courant induit exerce sur le conducteur une force de typeforce d'Ampère, dont la direction est toujoursrésistantau mouvement relatif du conducteur. Ce phénomène est appeléamortissement électromagnétique.

Définition importante

Lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique, le courant induit provoque une force d'Ampère sur le conducteur, dont la direction est toujours opposée au mouvement du conducteur. Ce phénomène est appelé amortissement électromagnétique.

QUESTION 1

Dans l'expérience des tubes en aluminium du musée des sciences, pourquoi l'aimant tombe-t-il plus vite dans le tube fendu que dans le tube plein ?

Le tube fendu réduit la résistance de l'air ressentie par l'aimant

La fissure interrompt le circuit du courant induit, empêchant ainsi la formation de forts courants de Foucault

Le champ magnétique à l'intérieur du tube fendu est plus faible que celui du tube plein

Le poids du tube en aluminium diminue lorsqu'il est fendu

QUESTION 2

Dans la figure 1.1-9, si un fil conducteur parcouru par un courant est parallèle à la direction du champ magnétique, la force d'Ampère exercée sur ce fil est :

Valeur maximale BIl

Zéro

Dépend de l'intensité du courant

QUESTION 3

Lorsque la tige conductrice MN se déplace vers la droite dans un champ magnétique (figure 2.1-10), quelle est la bonne direction du courant induit dans le circuit MNDC ?

Sens horaire

Sens antihoraire (N → D → C → M)

QUESTION 4

Si une tension induite est causée par un champ électrique induit provenant d'une variation du champ magnétique, comment appelle-t-on cette tension ?

Tension induite par mouvement

Tension induite par induction

Tension auto-induite

QUESTION 5

Le principe de fonctionnement du moteur asynchrone repose principalement sur :

Induction électrostatique

Action électromagnétique

Loi de Coulomb