Dernière mise à jour : 01 mai 2023

Équation de l'induction électromagnétique

Equation de l'induction électromagnétique — Un chargeur sans fil utilise l'induction électromagnétique pour transférer de l'énergie sans fil d'une base à un appareil à charger (montre connectée, smartphone et autres appareils électroniques) placé à proximité. L'induction électromagnétique est un processus par lequel un courant électrique est induit dans une bobine de réception située dans le téléphone à charger, en utilisant un champ magnétique généré par une bobine d'émission située dans la base du chargeur. Lorsque le courant électrique passe dans la bobine de l'émetteur, elle génère un champ magnétique qui se propage jusqu'à la bobine du téléphone. Ce champ magnétique induit alors un courant électrique dans la bobine du récepteur, qui est ensuite utilisé pour charger la batterie de l'appareil à charger.

EMF = -N * dΦ/dt

L'induction électromagnétique a été découverte par Michael Faraday (1791-1867) en 1831. Elle est basée sur la relation entre l'électricité et le magnétisme.
Lorsqu'un dans un champ magnétique l'intensité ou la direction du champ varient, cela crée un flux magnétique qui traverse le circuit. Ce flux magnétique induit une force électromotrice (EMF) dans le circuit, qui peut générer un courant électrique si le circuit est fermé. L’induction électromagnétique est à la base de nombreuses applications, telles que les alternateurs électromécaniques, les générateurs électriques, les transformateurs électriques, les moteurs électriques, les systèmes de communication sans fil et bien d’autres.

Par exemple, dans un alternateur l'énergie mécanique de rotation est convertie en énergie électrique à l'aide de l'induction électromagnétique.
Lorsque l'alternateur tourne à une certaine vitesse, il génère un champ magnétique en utilisant des aimants permanents ou des bobines d'excitation. Ce champ magnétique varie en intensité et en direction en fonction de la configuration et du fonctionnement spécifique de l'alternateur. Lorsqu'une bobine est placée à l'intérieur de ce champ magnétique et qu'elle est soumise à un mouvement relatif par rapport à ce champ (rotation de l'alternateur), un courant électrique est induit dans la bobine.

Le courant induit dans la bobine de l'alternateur est proportionnel à la vitesse de rotation de l'alternateur et à l'intensité du champ magnétique. En général, plus la vitesse de rotation de l'alternateur est élevée, plus le courant induit sera important, à condition que l'intensité du champ magnétique reste constante. De même, plus l'intensité du champ magnétique est élevée, plus le courant induit sera important, à condition que la vitesse de rotation reste constante.

L'équation mathématique qui décrit la relation entre la vitesse de rotation (v) et l'intensité du champ magnétique (B) dans un alternateur est donnée par la loi de l'induction électromagnétique de Faraday.
EMF = -N * dΦ/dt
EMF est la force électromotrice induite (en volts), N est le nombre de spires de la bobine dans l'alternateur, Φ est le flux magnétique à travers la bobine (en webers), et dt/dt est le taux de variation temporelle du flux magnétique (en webers par seconde).

Selon cette équation, la force électromotrice induite dans l'alternateur (c'est-à-dire la tension générée) est directement proportionnelle au taux de variation du flux magnétique à travers la bobine. Le flux magnétique dépend à la fois de l'intensité du champ magnétique B généré par l'alternateur et de la surface de la boucle de la bobine traversée par le champ magnétique. Ainsi, l'équation complète pourrait être exprimée comme suit :
EMF = -N * A * dB/dt
A est la surface de la boucle de la bobine (en mètres carrés) et dB/dt est le taux de variation temporelle de l'intensité du champ magnétique (en teslas par seconde).
Il est important de noter que cette équation est une simplification et ne prend pas en compte d'autres facteurs tels que la résistance interne de la bobine, l'impédance du circuit, et les pertes d'énergie, qui peuvent également influencer la performance d'un alternateur dans un système réel. La conception et le fonctionnement d'un alternateur sont généralement plus complexes et nécessitent une modélisation plus détaillée pour une compréhension complète de son comportement.