Induction de Neumann - Origines et explications ?

[Superlynx83]

Bonjour,

Je cherche a obtenir une explication mécanique ("avec les mains", schémas de physique classique) de l'induction de Neumann.

L'induction de Lorentz : champ magnétique constant, on déplace ou déforme le conducteur électrique.
L'induction de Neumann : le conducteur électrique est considéré fixe, avec variation du flux du champ magnétique.

Autant je n'ai aucun problème à comprendre l'induction de Lorentz. Tu bouges mécaniquement le conducteur, les électrons qui le constituent acquièrent de ce fait une certaine vitesse (dans le référentiel de la "pièce"), ce qui engendre un déplacement avec les lignes de champ magnétique orthogonales au déplacement (selon F = qv^B).

J'ai beaucoup plus de mal à comprendre l'induction de Neumann. Alors je suis content quand je lis l'équation de Maxwell-Faraday (rot E = -dB/dt) qui dit bien qu'on a un champ électrique tournant (donc un déplacement de charges) si B varie, mais "mécaniquement", je ne comprends pas pourquoi... Est-ce que c'est lié au "moment magnétique" (de couplage spin-orbite) des électrons libres qui crée un déplacement quand B varie ? Est-ce que je me goure complètement ? J'aimerais avoir une explication mécanique du phénomène, sans passer par les mathématiques...

Merci
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[velosiraptor]

Bonjour,
on peut réfléchir à l'expérience suivante :
- un cadre conducteur est fixe et une particule chargée "q" passe à proximité avec une vitesse "v" --> existence d'une force de Lorentz --> champ magnétique ... etc ...
- la particule "q" est fixe et le cadre est mobile à la vitesse "-v" --> ??

[LPFR]

Bonjour.
Je viens de découvrir « l’induction de Neumann ». Pour moi c’est l’induction de Faraday.
Et je ne pense pas que l’on puisse trouver une explication « avec les mains », pas plus que pour les autres équations de Maxwell.
En effet, l’induction de Faraday résulte de l’intégration sur une surface de



Mais la situation est la même pour la force et l’induction Lorentz. Je ne connais pas d’explication « avec les mains ». Même si pour sa description on fait des gestes avec les mains (trois doigts, tire-bouchon, etc.).
Au revoir.

[juliendusud]

L'induction de Neumann est un effet purement relativiste qui ne peut être compris que dans le cadre la théorie de la relativité restreinte.
Dans un premier temps, il faut comprendre que la force de Lorentz est une force relativiste avec une composante qui agit sur les charges au repos et une composante qui agit sur les charges en mouvement qui permet de définir le champ magnétique (voir : http://www.julien-arlandis.fr/relati...te-les-forces/ )

On parle de l'induction de Neumann dans un référentiel où un champ électrique est induit par la variation de champ magnétique, la force électrique s'applique donc sur des charges au repos.
Or pour qu'un champ magnétique varie dans le temps il est nécessaire que des sources (ici des courants) soient mises en mouvement, en pratique la variation de flux magnétique est soit crée par le déplacement d'un aimant soit par la variation d'un courant dans un circuit (faire varier un courant revient à accélérer des électrons). Si on se place dans le référentiel de l'aimant, le champ magnétique devient statique et les charges qui subissaient le champ induit de Neumann sont désormais en mouvement. Dans ce référentiel on peut appliquer la force de Lorentz.
En conséquence on peut dire que l'induction de Neumann, c'est la transformation de la force de Lorentz dans un référentiel en mouvement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[velosiraptor]

Oui, dans l'expérience dont je parlais ci-dessus, des calculs assez pénibles faits dans le cadre de la relativité restreinte (du fait de la perte de simultanéité), permettent de montrer l'équivalence des deux expériences ...
En fait, pour les circuits mobiles, la loi de Faraday ne tient pas compte des termes en v²/c². Ce n'est pas une loi fondamentale, elle n'est valable qu'au 1er terme en v/c.
Le problème, comme le dit juliendusud c'est que le champ magnétique a une origine purement relativiste.

[Superlynx83]

Bonjour,

Je déterre ce topic que j'avais moi même ouvert, et j'en profite pour remercier les personnes qui y avaient répondu.
Je bloque toujours en réalité...

L'induction de Neumann est un effet purement relativiste qui ne peut être compris que dans le cadre la théorie de la relativité restreinte.
Dans un premier temps, il faut comprendre que la force de Lorentz est une force relativiste avec une composante qui agit sur les charges au repos et une composante qui agit sur les charges en mouvement qui permet de définir le champ magnétique (voir : http://www.julien-arlandis.fr/relati...te-les-forces/ )

Jusque là pas de problème.
Je comprends très bien qu'avec la relativité restreinte, les longueurs sont dilatées, jouant ainsi, par exemple, sur la densité de charge dans un fil "vu" comme de charge neutre en position statique. Je comprends très bien le raisonnement d'un point de vue mathématique.
Pour reprendre le cas d'un fil dans lequel circule un courant, je comprends aussi très bien qu'une particule ayant un mouvement parallèle (ou même à 45°) par rapport au mouvement d'une autre charge ou un fil chargé soit dévié. Je ne comprends pas pourquoi une particule qui a un mouvement orthogonal (à 90°) à un fil est déviée, soit vers la droite, soit vers la gauche, en fonction de sa charge et du sens dans lequel elle va à l'origine.
Je vois bien que c'est exprimé par plusieurs formules, la force de Lorentz, l'équation de Maxwell-Faraday ou celle encore de la force électromotrice, mais je ne comprends pas "pourquoi".

On parle de l'induction de Neumann dans un référentiel où un champ électrique est induit par la variation de champ magnétique, la force électrique s'applique donc sur des charges au repos.
Or pour qu'un champ magnétique varie dans le temps il est nécessaire que des sources (ici des courants) soient mises en mouvement, en pratique la variation de flux magnétique est soit crée par le déplacement d'un aimant soit par la variation d'un courant dans un circuit (faire varier un courant revient à accélérer des électrons). Si on se place dans le référentiel de l'aimant, le champ magnétique devient statique et les charges qui subissaient le champ induit de Neumann sont désormais en mouvement. Dans ce référentiel on peut appliquer la force de Lorentz.
En conséquence on peut dire que l'induction de Neumann, c'est la transformation de la force de Lorentz dans un référentiel en mouvement.

Ce que je ne pige pas, c'est en quoi une accélération d'électron provoque une interaction qui va mettre les charges au repos environnantes en mouvement (courants de Foucault).

Merci