[Exercice] Champ électromagnétique et f.e.m.

[Aesclapia]

Bonjour à tous,

J'ai un exercice à résoudre, mais j'ai des difficultés à comprendre la situation :


"Un train roule sur des rails écartés de d = 2 m à une vitesse v = 30 m/s. La composante verticale B du champ magnétique terrestre vaut à cet endroit 10^-5 tesla. Un voltmètre est connecté entre les rails."

Apparemment le voltmètre indique un courant électrique à cet endroit. Je ne vois pas pourquoi, car une force électromagnétique est induite lorsqu'on a une variation du champ magnétique, non ? Donc pourquoi y aurait-il induction d'un courant ?


L'exercice demande également comment le passage d'un train influencerait la tension (lorsqu'il passe au-dessus du voltmètre, s'il accélère, s'il décélère). Une idée ?


Merci d'avance

Aesclapia
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[invite6dffde4c]

Bonjour.
Physiquement, le mouvement des charges dans un champ magnétique induit une force F = qvB (attention aux vecteurs). C’est la force de Lorentz. Les charges positives d’un conducteur subissent aussi cette force, mais les atomes ne peuvent pas bouger. Par contre, les électrons dits « libres » peuvent bouger. Ils créent un courant induit ou, s’il n’y a pas de circuit fermé (comme dans ce problème), de la tension induite.
Cette tension est aussi calculable en utilisant la loi d’induction de Faraday. Dans ce cas la tension induite est égale à dΦ/dt, où Φ est le flux entouré par le circuit. Quand le train avance, en se déplaçant, il change la surface du circuit qui comprend les rails et le train lui même. Une tension s’induit entre les roues de chaque côté du train.

La phrase « le voltmètre indique un courant électrique » est une connerie qui peut vous coûter cher dans un examen. Un voltmètre indique une tension et un ampèremètre indique un courant.

Quand le train passe sur le voltmètre, celui-ci ne change pas de lecture : il indique toujours la tension nécessaire pour créer le champ qui compense la force de Lorenz.
Au revoir.

[invitebb403454]

C'est aussi la réponse vers laquelle j'allais en lisant son énoncé LPFR.

Sauf que... La surface du circuit traversé par le champ magnétique ne varie pas, si ? Je veux dire, elle se déplace, mais la surface traversée par le champ magnétique reste la même (donc le flux aussi). Où alors je visualise mal le circuit ? Pour moi il est constitué des deux rails reliés par le train qui fait contacteur. Si c'est la cas, cette surface (qui correspond grosso modo à la surface du plancher du train dans mon idée) se translate dans l'espace, mais ne change pas de taille. Et comme le champ magnétique reste le même suivant la translation, la flux est invariant.

Je m'embrouille moi aussi à la lecture de cet exercice, maintenant ^^ Pourriez vous éclaircir mes idées ?

[invitebb403454]

Ou alors : le circuit serait constitué des deux rails + le train (jouant plus ou moins le rôle d'un rail de Laplace) + un autre élément fixe qui fermerait le circuit

Dans ce cas, le train fait bien varier la surface traversée en avançant. Mais je trouverais l'énoncé un peu tordu de ne pas présenter clairement le dernier élément qui ferme le circuit...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Re.
C’est le train qui ferme le circuit.
Celui-ci est forme par les rails, le voltmètre entre les rails dans la prochaine station et le train qui connecte les deux rails. Vous pouvez remplacer le train par une baguette appuyée sur le rails et qui sa déplace à la vitesse donnée.
Le circuit entre les rails.
La surface à considérer pour le flux qui varie est celle entourée par le circuit.

Si on préfère, on peut passer la la force de Lorenz qvB qui doit être compensée par qE. C’est plus physique.
A+

[invitebb403454]

d'accord, c'était bien la situation de mon deuxième post, j'avais zappé la présence du voltmètre qui est l'élément qui ferme le circuit ^^
Merci !

[Aesclapia]

Super, merci énormément pour vos réponses !

Bonne soirée,

Aesclapia

[stefjm]

C'est la notion de flux coupé qui est intéressante :
http://ipag.obs.ujf-grenoble.fr/~fer...to_complet.pdf
pages 32 et 33

[Aesclapia]

Bonjour,

Merci mille fois, document très utile !