FEM induite dans un circuit non traversé par un flux magnétique variable

[invitef5baef61]

Une bobine torique parcourue par un courant variable, peut-elle induire une fem dans un circuit externe non fermé autour du noyau, c'est à dire non fermé autour de la variation de flux magnétique (c'est à dire sans conducteur passant par le trou du tore) ? Si oui, par quelle expérience peut-on mettre le phénomène en évidence ?

D'un point de vue théorique c'est possible, puisqu'à l'extérieur du tore le potentiel vecteur n'est pas nul, donc il y a un champ électrique E=-dA/dt, lequel devrait pouvoir agir sur des charges par F=q*E, laquelle n'implique nullement que ces charges devraient appartenir à un circuit électrique traversé par la variation de flux.

Mais d'un point de vue pratique, je n'ai jamais vu la réalisation d'une telle expérience. Je subodore qu'il y a un phénomène opposé qui annule la fem quand le circuit n'est pas bouclé autour du flux, mais je ne vois pas lequel. A noter qu'on se place ici dans l'approximation des états quasi-stationnaires (pas de rayonnement EM).

Je ne souhaite pas de réponse sur des généralités de cours, loi de Faraday et autres, sans le cadre expérimental qui prouve l'effet de E=-dA/dt sur des charges n'appartenant pas à un circuit électrique traversé par un flux variable. Merci.
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je vous invite à consulter cette page.
En particulier le point 2.
Au revoir.

[invitef5baef61]

Cher Participant à ce forum,

J'ai dit "merci", non ? C'est une formule de politesse qui en vaut bien une autre, et en particulier celles issues de réflexes pavloviens formatant les messages. Mon "merci" anticipé à celui qui pourra me renseigner est vraiment sincère et pensé, tandis qu'un "bonjour" stéréotypé et machinal ne traduit certainement pas chez celui qui l'écrit, un réel désir que l'inconnu qui le lit aurait une belle journée.
La politesse ne se juge pas aux formules, mais à la courtoisie de l'échange, et là eh bien je vous attends, cher ami.

[invitef5baef61]

Bon, je me réponds à moi-même même si je ne me suis pas dit bonjour , suite à des discussions sur d'autres forums avec des contributeurs compétents et avenants. Ma synthèse pourra toujours servir à des curieux...

Dans l'espace autour du tore le potentiel vecteur A n'est pas nul, donc il y a un champ électrique d'induction E=-dA/dt non nul. On cherche à le mettre en évidence par son action sur des charges.

Supposons un circuit fermé près du tore mais hors du tore (c'est à dire sans aucun conducteur passant par le trou du tore).
Obtenir la fem induite dans le circuit en intégrant E le long du circuit, ou bien par le flux magnétique à travers sa surface, revient au même, conséquence du théorème de Stokes :
Emf = -dΦ/dt (Loi de Faraday)
Φ = ∫∫B.n.dS (définition du flux, B et n sont des vecteurs, n est le vecteur unité, normal à la surface S du circuit).
(1) Emf = -dΦ/dt = -∂(∫∫B.n.dS)/∂t = -∫∫∂B/∂t .n.dS

Emf = ∮E.dl (integrale du champ électrique E sur le circuit, l pour l'intégration représente le chemin du circuit).
E.dl =∫∫(∇xE).n.dS (théorème de Stokes appliqué à E, S surface limitée par l)
∇xE = -∂B/∂t (Maxwell)
donc ∮E.dl = -∫∫(∂B/∂t).n.dS = equation (1) = -dΦ/dt

Hors du tore, à la position du circuit, Φ=0 puisque le crcuit n'encercle pas le noyau du tore, donc Emf = -dΦ/dt = 0 donc Emf = ∮E.dl = 0 aussi.
Par conséquent aucune mise en évidence du champ E=-dA/dt ne peut être faite à l'aide d'un circuit fermé, hors du tore, bien que E ne soit pas nul.

J'ai donc imaginé un dipole constitué d'un fil conducteur droit, terminé par deux capacités terminales (des cylindres métalliques), et placé à proximité du tore, perpendiculairement à son plan, mais sans passer par le trou du tore. Les électrons devraient aller et venir entre les deux capacités sous l'effet de E. Mais je n'ai pu observer aucun courant. J'ai ajouté une inductance en série de manière à obtenir un circuit LC résonnant à la fréquence du courant alimentant la bobine torique, donc beaucoup plus sensible. Aucun courant observé non plus.

Donc j'émets une hypothèse : le circuit apparemment ouvert, ne serait-il pas en fait bouclé par les courants de déplacement dans l'espace entre les deux capacités ? Ayant un circuit fermé, on se retrouverait comme dans le cas précédent avec ∮E.dl = 0.
L'hypothèse est vraisemblable, puisque lorsque nous avons un circuit fermé avec un condensateur, et qu'on veut connaitre la fem qui y est induite par une variation de flux magnétique à travers, on considère bien l'espace du diélectrique du condensateur comme faisant partie du circuit. Dans le cas de mon expérience, c'est seulement l'écartement entre "plaques" du condensateur qui aura augmenté.

Il reste d'autres solutions à tester pour mettre E en évidence :
- essayer de tester la force F=q*E sur une sphère chargée placée à proximité. Un rapide calcul fait à partir de valeurs réalistes (champ de 10V/m et capacité de 10pF chargée à 20kV) donne une force de l'ordre du µg. On montant la capacité sur un système mécanique résonnant à la fréquence du courant et ayant un Q important, l'effet cumulatif pourrait atteindre le mg et la vibration être détectée.
- utiliser un transducteur, par exemple un cristal piezo électrique générant des ultra-sons sous l'effet du champ électrique.

Voilà où j'en suis de mes cogitations...

[A voir en vidéo sur Futura]