Inductances: self, bobine, flux magnétique, noyau magnétique
Inductance est une propriété des circuits électriques et électroniques qui décrit la capacité d’une bobine ou d’un composant à générer un flux magnétique lorsqu’un courant y circule. Elle est essentielle dans de nombreux dispositifs comme les transformateurs, moteurs, et circuits oscillants.
Définition et notion d’inductance
L’inductance est une grandeur physique qui traduit la relation entre le flux magnétique et le courant circulant dans une bobine. Elle est définie par l’équation :
\( L = \frac{\Phi}{I} \)
Où :
- \( L \) : l’inductance (en henrys, H)
- \( \Phi \) : le flux magnétique (en weber, Wb)
- \( I \) : le courant (en ampères, A)
Le flux magnétique \(\Phi\) est souvent proportionnel au courant \(I\), ce qui rend l’inductance une valeur fixe pour une bobine donnée dans des conditions linéaires.
Remarque importante : L’inductance dépend des propriétés du noyau magnétique utilisé, de la géométrie de la bobine, et du nombre de spires.
Loi de Faraday et inductance
La loi de Faraday établit que le flux magnétique variable dans une bobine engendre une force électromotrice (f.e.m.) induite. Cette loi est exprimée par :
\( \mathcal{E} = -\frac{d\Phi}{dt} \)
Dans le cas d’une inductance, le flux magnétique est proportionnel au courant, donc :
\( \mathcal{E} = -L \frac{dI}{dt} \)
Le signe négatif indique que la f.e.m. s’oppose à la variation du courant, conformément à la loi de Lenz.
Exemple : Une bobine d’inductance \( L = 2 \, \text{H} \) traversée par un courant qui varie de \( 0 \, \text{A} \) à \( 5 \, \text{A} \) en \( 0,1 \, \text{s} \) génère une f.e.m. de :
\( \mathcal{E} = -2 \times \frac{5 – 0}{0,1} = -100 \, \text{V} \)
Applications des inductances
Les inductances jouent un rôle clé dans de nombreux domaines de l’électronique et de l’électricité :
- Filtres électriques : Elles permettent de bloquer ou de laisser passer certaines fréquences dans les circuits électroniques.
- Transformateurs : Utilisées pour convertir les niveaux de tension dans les réseaux électriques.
- Circuits oscillants : En association avec des condensateurs, elles permettent la génération et la modulation des signaux.
- Systèmes d’énergie : Stockage temporaire d’énergie sous forme de champ magnétique.
Point clé : Les inductances sont essentielles dans des systèmes tels que les alimentations à découpage, les moteurs électriques et les systèmes de communication sans fil.
Facteurs influençant l’inductance
Plusieurs paramètres influencent la valeur d’une inductance :
- Nombre de spires : L’inductance augmente avec le carré du nombre de spires \( N \).
- Dimensions de la bobine : Une grande longueur ou un faible diamètre réduit l’inductance.
- Type de noyau : Les matériaux ferromagnétiques augmentent considérablement l’inductance grâce à leur perméabilité magnétique élevée.
Exemple pratique : Une bobine d’inductance \( L \) sans noyau magnétique a une valeur de \( 10 \, \text{mH} \). En insérant un noyau ferromagnétique, son inductance passe à \( 100 \, \text{mH} \), démontrant ainsi l’importance du noyau.