Champs magnétiques

Un champ magnétique 磁场 est une région où une charge en mouvement (ou un courant 电流) subit une travail 力. Il est produit par :

• charges en mouvement (généralement un courant dans un fil), ou
• aimants permanents 永磁体 (où il provient de minuscules courants atomiques).

"Expliquez ce qu'on entend par champ magnétique." Une région dans laquelle une force agit sur une charge en mouvement, un conducteur parcouru par un courant ou un matériau magnétique. La grille de notation exige le mot travail et l'un de ces trois objets ; "une région autour d'un aimant" seul ne rapporte aucun point.

Lignes de champ

• Les lignes de champ 场线 vont du N vers le S à l'extérieur d'un aimant, et du S vers le N à l'intérieur (elles forment donc des boucles fermées).
• les lignes ne se croisent jamais ; des lignes plus rapprochées signifient un champ plus fort.

Motifs à connaître :

• aimant en barre 条形磁铁 — lignes courbes de N à S à l'extérieur, plus fortes près des pôles.
• fil droit long — cercles autour du fil ; la direction vient de la règle de préhension de la main droite 右手定则 (pouce dans le sens du courant, doigts s'enroulant dans le sens du champ).
• bobine circulaire plate — le champ au centre est perpendiculaire à la bobine ; la bobine agit comme un petit aimant en barre.
• solénoïde long 螺线管 — le champ à l'intérieur est presque uniforme le long de l'axe, comme un aimant en barre étiré ; à l'extérieur il décroît rapidement.

Tracer le champ du fil. "Dessiner quatre lignes de champ" autour d'un fil droit est noté sur trois points : les lignes sont des cercles concentriques centrés sur le fil ; leur espacement augmente avec la distance (le champ s'affaiblit avec la distance du fil) ; et chaque ligne porte une flèche dans la direction donnée par la règle de préhension de la main droite (courant entrant dans la page : horaire ; courant sortant de la page : antihoraire). Dessinez-les comme des cercles, pas des ovales faits à main levée.

Pour une bobine circulaire plate, les boules autour des deux côtés de la bobine se renforcent à travers le centre, donc le champ là est perpendiculaire au plan de la bobine et le plus fort au centre ; vu d'une face, la bobine est un pôle nord (le champ en sort), de l'autre un pôle sud. Un solénoïde long est beaucoup de telles bobines en rangée : le champ à l'intérieur est uniforme et parallèle à l'axe, et les lignes émergent d'une extrémité (son extrémité N) et reviennent à l'extérieur vers l'autre.

Un noyau de fer 铁芯 à l'intérieur d'un solénoïde augmente grandement le champ, car les aimats atomiques du fer s'alignent et s'y ajoutent. C'est pourquoi les électroaimants 电磁铁 et les transformateurs 变压器 ont des noyaux en fer.

Le programme appelle cela un noyau ferreux 含铁的 : fer, acier ou un autre matériau magnétique. On demande pourquoi un noyau augmente le champ, dites que le noyau devient magnétisé 被磁化 par le champ du solénoïde et que son propre champ s'ajoute au champ du courant.

Un courant $I$ dans un fil de longueur $L$ dans un champ de densité de flux $B$ subit une force

où $\theta$ est l'angle entre le fil et le champ. La force est maximale quand le fil est perpendiculaire au champ ($F = BIL$) et nulle quand le fil est aligné avec le champ.

Exemple résolu. Un fil de longueur $0.20\ \text{m}$ parcouru par un courant de $3.0\ \text{A}$ à angle droit par rapport à un champ magnétique de densité de flux $0.50\ \text{T}$. Trouvez la force exercée dessus.

Deux conditions pour une force. Un fil de cuivre dans un champ magnétique subit une force seulement si (1) il parcourt un courant, et (2) le courant n'est pas parallèle au champ (une partie du fil est perpendiculaire à $B$). Un fil sans courant, ou allongé le long des lignes de champ, ne ressent rien : $\sin\theta = 0$.

Exemple résolu (la balance de courant). Un fil horizontal de longueur $5.0\ \text{cm}$ est placé à angle droit par rapport au champ entre les pôles d'un aimant posé sur une balance de cuisine. Sans courant, la balance indique $102.30\ \text{g}$ ; avec un courant de $2.5\ \text{A}$, elle indique $102.86\ \text{g}$. Trouvez la densité de flux.

Par la troisième loi de Newton, la force sur le fil est contrebalancée par une force égale et opposée sur l'aimant, donc la lecture de la balance change de la magnitude de la force magnétique : $F = \Delta m\, g = (0.56 \times 10^{-3})(9.81) = 5.5 \times 10^{-3}\ \text{N}$. Puis $B = F/(IL) = 5.5 \times 10^{-3}/(2.5 \times 0.050) = 4.4 \times 10^{-2}\ \text{T}$ ($44\ \text{mT}$). La lecture a augmenté, donc la force sur l'aimant est vers le bas et la force sur le fil est vers le haut ; inverser le courant ferait diminuer la lecture de la même quantité.

Exemple résolu (forces sur une bobine). Une bobine rectangulaire PQRS avec des côtés PS et QR de longueur $8.0\ \text{cm}$ parcourt un courant de $1.2\ \text{A}$ dans un champ horizontal de $0.30\ \text{T}$, avec le plan de la bobine parallèle au champ. Décrivez les forces sur la bobine.

Les côtés PS et QR sont perpendiculaires au champ, donc chacun subit $F = BIL = 0.30 \times 1.2 \times 0.080 = 2.9 \times 10^{-2}\ \text{N}$ ; les courants y circulent en sens opposés, donc par la règle de Fleming, les forces sont égales et opposées, l'une vers le haut et l'autre vers le bas. Les côtés PQ et SR sont parallèles au champ et ne subissent aucune force. Les deux forces forment un couple 力偶 qui fait tourner la bobine autour de son axe ; alors que la bobine tourne, les forces gardent la même grandeur mais leur séparation perpendiculaire diminue, donc l'effet de rotation tombe à zéro quand le plan de la bobine est perpendiculaire au champ. C'est le principe du moteur électrique et du galvanomètre à bobine mobile.

Densité de flux magnétique

Cette équation définit aussi la densité de flux magnétique 磁通密度 $B$ :

Donc $B$ est la force par unité de courant par unité de longueur sur un fil perpendiculaire au champ. Unité : tesla 特斯拉, $\text{T} = \text{N A}^{-1}\ \text{m}^{-1}$.

Les définitions à deux points. La densité de flux magnétique est la force par unité de courant par unité de longueur agissant sur un (conducteur droit) placé perpendiculairement au champ. Les deux "par unité de courant" et "par unité de longueur" sont nécessaires, tout comme "perpendiculairement" (ou "à angle droit") : sans cela, la définition est fausse, car la force dépend aussi de l'angle. Le tesla est la densité de flux qui produit une force d'un newton sur un mètre de conducteur parcouru par un courant d'un ampère perpendiculairement au champ : $1\ \text{T} = 1\ \text{N A}^{-1}\ \text{m}^{-1}$.

Direction — Règle de la main gauche de Fleming

Utilisez la main gauche (règle de la main gauche de Fleming 弗莱明左手定则) : premier doigt = Fchamp, deuxième doigt = Ccourant, pouce = force (poussée). Maintenez les trois perpendiculairement.

Une charge $Q$ se déplaçant à vitesse 速度 $v$ à travers un champ subit

avec $\theta$ l'angle entre $v$ et $B$. Même règle de la main gauche (le deuxième doigt représente le mouvement d'une charge positif — inversez-le pour une charge négative). La force est maximale quand $v$ est perpendiculaire à $B$, et nulle quand $v$ est aligné avec $B$.

Deux situations sans force. Une particule chargée dans un champ magnétique ne subit aucune force quand elle est stationnaire (pas de $v$) ou quand elle se déplace parallèlement ou antiparallèlement au champ ($\sin\theta = 0$). Contrastez avec le champ électrique, qui pousse une charge stationnaire tout aussi fort : cette différence est toute la raison d'être du sélecteur de vitesse ci-dessous.

Mouvement circulaire dans un champ uniforme

Une charge se déplaçant perpendiculairement à un champ uniforme 匀强场 subit une force perpendiculaire à la fois à $v$ et $B$. Cette force ne fait aucun travail (toujours perpendiculaire au mouvement), donc l'énergie cinétique 动能 et la vitesse restent constantes — la particule décrit un cercle. Égaliser la force magnétique à la force centripète 向心力 :

Exemple résolu. Un proton (masse $1.7 \times 10^{-27}\ \text{kg}$, charge $1.6 \times 10^{-19}\ \text{C}$) se déplace à $2.0 \times 10^{6}\ \text{m s}^{-1}$ perpendiculairement à un champ $0.50\ \text{T}$. Trouver le rayon de sa trajectoire circulaire.

Ainsi, le rayon dépend de la quantité de mouvement 动量 $mv$. La période est

ce qui ne dépend pas de la vitesse — une particule plus rapide parcourt un cercle plus grand mais met le même temps pour faire un tour complet. Si $v$ possède également une composante le long de $B$, cette composante reste inchangée, et la trajectoire est une hélice 螺旋。

"Expliquez pourquoi la trajectoire est circulaire." La force magnétique est toujours perpendiculaire à la vitesse, elle change donc la direction du mouvement sans changer la vitesse, et son intensité $BQv$ est constante car $B$, $Q$ et $v$ sont constants. Une force de grandeur constante perpendiculaire à la vitesse correspond exactement à une force centripète, donc la trajectoire est un cercle. Donner les trois idées : perpendiculaire, intensité constante, vitesse inchangée.

Exemple résolu. Des électrons se déplaçant à $1.7 \times 10^{7}\ \text{m s}^{-1}$ entrent dans un champ uniforme d'induction magnétique $4.8\ \text{mT}$ perpendiculairement à celui-ci. Trouver le rayon de leur trajectoire. Les électrons sont ensuite remplacés par des positrons 正电子 (même masse, charge $+e$) se déplaçant à $3.4 \times 10^{7}\ \text{m s}^{-1}$ le long de la même ligne initiale : décrire comment la trajectoire change.

Les positrons sont déviés en sens inverse (charge positive, donc la règle de Fleming avec le second doigt selon le mouvement donne une force dans la direction opposée), et comme $r \propto v$ leur rayon est deux fois plus grand, $4.0\ \text{cm}$. Leur période est la même ($T = 2\pi m/BQ$ ne contient pas de $v$) : ils font un tour sur un cercle deux fois plus grand à une vitesse double.

Effet Hall

Un bloc conducteur parcouru par un courant $I$, placé dans un champ $B$ perpendiculaire au courant, développe une tension entre ses faces — la tension Hall 霍尔电压 $V_{\text{H}}$ (l'effet Hall 霍尔效应)。

Les charges en mouvement subissent une force magnétique $BQv_{\text{d}}$ ($v_{\text{d}}$ est la vitesse de dérive 漂移速度), elles s'accumulent alors sur une face, créant un champ électrique 电场 $E$ qui s'oppose à une nouvelle accumulation. En régime permanent $eE = Bev_{\text{d}}$, donc $E = B v_{\text{d}}$. Avec $V_{\text{H}} = E w$ et $I = n e v_{\text{d}} w t$ :

où $q$ est la charge des porteurs. Une sonde Hall 霍尔探头 utilise ce principe pour mesurer $B$ : faire passer un courant connu dans un bloc mince de semiconducteur 半导体 et lire $V_{\text{H}}$ (maximum lorsque le bloc est perpendiculaire à $B$).

Démonstration de $V_{\text{H}} = BI/(ntq)$ (la question d'examen demande cette démonstration complète). Prendre une tranche de largeur $d$, entre laquelle apparaît la tension Hall, et d'épaisseur $t$ le long de $B$, de sorte que le courant traverse une section transversale $A = dt$. (1) En régime permanent, la force électrique sur un porteur équilibre la force magnétique : $qE = Bqv$, donc $E = Bv$. (2) Le champ Hall est uniforme sur la largeur, donc $V_{\text{H}} = Ed = Bvd$. (3) Le courant est $I = nAvq = n\,dt\,vq$, donc $v = I/(n\,dt\,q)$. En substituant : $V_{\text{H}} = Bd \cdot I/(n\,dt\,q) = BI/(ntq)$. Deux remarques : la tension apparaît entre les faces perpendiculaires à la force magnétique, et non aux extrémités où le courant entre ; et elle est plus grande pour un semiconducteur, dont la densité numérique $n$ est des millions de fois inférieure à celle d'un métal, c'est pourquoi les sondes utilisent une lame de semiconducteur.

Utilisation d'une sonde Hall. La lecture est proportionnelle à $B$ mais dépend aussi de l'orientation : elle est maximale lorsque le plan de la tranche est perpendiculaire au champ et nulle lorsque le champ est dans le plan de la tranche. Donc (1) tourner la sonde jusqu'à ce que la lecture soit maximale, et (2) la calibrer 校准 dans un champ connu, car $V_{\text{H}} \propto B$ à courant fixe.

Exemple résolu. Une sonde Hall donne une lecture maximale de $24\ \text{mV}$ dans un champ uniforme de $32\ \text{mT}$. Dans un second champ, la sonde étant à nouveau orientée pour un maximum, la lecture est $15\ \text{mV}$. Trouver l'induction magnétique du second champ.

$V_{\text{H}} \propto B$ (même sonde, même courant) : $B = 32 \times 15/24 = 20\ \text{mT}$. Si la sonde avait été laissée à un autre angle, la lecture serait plus faible et $B$ serait sous-estimé, c'est pourquoi "tourner pour un maximum" fait partie de la méthode.

Sélecteur de vitesse

Un sélecteur de vitesse 速度选择器 utilise des champs électriques et magnétiques croisés pour laisser passer uniquement une vitesse donnée. Avec la force électrique $qE$ et la force magnétique $qvB$ réglées pour s'opposer, la force nette est nulle uniquement lorsque

Les particules à la vitesse $E/B$ traversent tout droit ; celles qui sont plus rapides ou plus lentes sont déviées.

Démonstration et explication du sélecteur. La force magnétique sur un ion positif traversant les champs croisés est $BQv$, perpendiculaire à son mouvement ; le champ électrique est appliqué de telle sorte que la force électrique $QE$ soit dans la direction opposée (les plaques doivent être disposées de manière à ce que le champ s'oppose à la force magnétique). Pour que l'ion passe tout droit, $QE = BQv$, donc $v = E/B$, indépendant de la charge et de la masse. Un ion plus rapide a une force magnétique plus grande et se courbe vers le côté de la force magnétique ; un ion plus lent est repoussé dans l'autre sens par la force électrique inchangée. On demande "expliquez comment un champ électrique peut amener la particule à atteindre Z" : indiquer la direction de la force électrique, préciser qu'elle doit être égale en grandeur à la force magnétique, et donner $E = Bv$. C'est la sélection de vitesse 速度选择。

Deux longs fils parallèles chacun se trouve dans le champ magnétique de l'autre. En utilisant la règle de la main gauche de Fleming : courants parallèles (même sens) s'attirent ; courants antiparallèles (sens opposés) se repoussent. C'est la base de la définition SI de l'ampère.

Explication de la force (une question standard à trois marqueurs). (1) Le courant dans P produit un champ magnétique autour de lui (cercles centrés sur P). (2) À Q, ce champ est perpendiculaire au courant dans Q, donc Q, un conducteur parcouru par un courant dans un champ magnétique, subit une force $BIL$. (3) La règle de la main gauche de Fleming donne sa direction : vers P pour des courants dans le même sens, loin pour des courants opposés. Par la troisième loi de Newton, la force sur P est égale et opposée, donc les deux fils s'attirent (ou se repoussent tous deux) avec la même force. Doubler le courant dans un seul des fils double la force sur les deux : la force sur Q augmente car $I_{\text{Q}}$ a doublé, la force sur P parce que le champ dans lequel il se trouve a doublé.

Flux magnétique

Le flux magnétique 磁通量 $\Phi$ à travers une surface plane $A$ perpendiculaire à $B$ est

Si la normale de la surface forme un angle $\theta$ avec $B$, utiliser $\Phi = B A \cos\theta$. Unité : weber 韦伯, $\text{Wb} = \text{T m}^{2}$. Pour une bobine 线圈 de $N$ spires, le liaison de flux 磁链 est $N\Phi = N B A$。

Les définitions en deux marques. Le flux magnétique est le produit de la densité de flux magnétique et de la surface (du circuit) perpendiculaire au champ. La liaison de flux est le produit du flux et du nombre de spires de la bobine, $N\Phi$, en webers-tours. Dire « perpendiculaire » (ou « normal au champ ») : $\Phi = BA$ n'est vrai que pour la composante de la surface à angle droit par rapport à $B$.

Exemple résolu. Une petite bobine de 64 spires et de section transversale $0.71\ \text{cm}^{2}$ est placée à l'intérieur d'un long solénoïde, sur son axe, là où l'induction magnétique est $2.5\ \text{mT}$. Trouver la liaison de flux de la bobine.

Le flux à travers la bobine utilise la section propre de la bobine, pas celle du solénoïde : $\Phi = BA = (2.5 \times 10^{-3})(0.71 \times 10^{-4}) = 1.8 \times 10^{-7}\ \text{Wb}$, donc la liaison de flux est $N\Phi = 64 \times 1.8 \times 10^{-7} = 1.1 \times 10^{-5}\ \text{Wb}$. Lorsque le courant du solénoïde change, la f.e.m. induite dans la petite bobine est le taux de variation de cette liaison.

Lois de Faraday et Lenz

Lorsque la liaison de flux à travers un circuit changement, une force électromotrice 电动势 (f.e.m.) est induite — c'est l'induction électromagnétique 电磁感应。

Loi de Faraday 法拉第定律 : la f.e.m. induite est égale au taux de variation de la liaison de flux :

Exemple résolu. Une bobine de $200$ spires et de surface $0.010\ \text{m}^{2}$ est placée avec son plan perpendiculaire à un champ $0.50\ \text{T}$. Le champ diminue régulièrement jusqu'à zéro en $0.20\ \text{s}$. Trouver la f.e.m. induite moyenne.

La liaison de flux passe de $N\Phi = NBA = 200 \times 0.50 \times 0.010 = 1.0\ \text{Wb}$ à zéro, donc

Loi de Lenz 楞次定律 : la f.e.m. induite agit pour s'opposer au changement qui la provoque. C'est la conservation de l'énergie 能量守恒 — si elle renforçait le changement, de l'énergie apparaîtrait de nul part. Combiné :

Qu'est-ce qui change le flux ?

• changement de $B$ (déplacer un aimant près d'une bobine),
• changement de surface $A$ (une tige glissant sur des rails),
• changement d'orientation (une bobine tournant dans un champ — le générateur alternatif, prochain sujet)。

Lire une f.e.m. sur un graphique de flux. La f.e.m. induite est la pente du graphique de la liaison de flux (avec un signe moins pour Lenz). Une augmentation régulière du flux donne une f.e.m. constante ; un flux constant donne une f.e.m. nulle quelle que soit l'amplitude du flux ; une chute plus rapide donne une f.e.m. plus grande de signe opposé. "Esquissez la variation de la f.e.m. en fonction du temps" se répond en dérivant visuellement le graphique de flux, section par section。

Exemple résolu. La bobine de 64 spires ci-dessus est placée dans un solénoïde dont la densité de flux augmente uniformément de $0$ à $2.5\ \text{mT}$ en $40\ \text{ms}$ puis est maintenue constante. Trouver la f.é.m. induite dans la bobine pendant l'augmentation, puis ensuite.

Pendant l'augmentation, la liaison de flux croît régulièrement jusqu'à $1.1 \times 10^{-5}\ \text{Wb}$ : $\varepsilon = \Delta(N\Phi)/\Delta t = 1.1 \times 10^{-5}/0.040 = 2.8 \times 10^{-4}\ \text{V}$ ($0.28\ \text{mV}$), constante tant que dure l'augmentation. Ensuite, la liaison de flux est constante, donc la f.é.m. est nulle, même si la bobine est encore dans un champ fort : c'est le changement qui induit.

Exemple résolu (découpage de flux). Un avion avec une envergure 翼展 de $60\ \text{m}$ vole horizontalement à $250\ \text{m s}^{-1}$ où la composante verticale du champ terrestre est $45\ \mu\text{T}$. Trouver la f.é.m. entre les extrémités des ailes.

En temps $\Delta t$, l'aile balaie une surface $L v \Delta t$, coupant un flux $B L v \Delta t$, donc $\varepsilon = BLv = (45 \times 10^{-6})(60)(250) = 0.68\ \text{V}$. Seule la composante de $B$ perpendiculaire à la surface balayée compte (ici la verticale). Il y a une différence de potentiel entre les extrémités des ailes mais aucun courant, car il n'y a pas de circuit complet ; les règles de Fleming donnent quelle extrémité est positive.

Démonstrations

• déplacer un aimant bar vers l'intérieur d'une bobine dévie un galvanomètre 检流计 ; la déviation s'inverse lorsque l'aimant est retiré (loi de Lenz), et est plus grande pour un mouvement rapide (loi de Faraday).

• un disque de cuivre oscillant entrant dans un champ est rapidement ralenti — des courants de Foucault 涡流 sont induits qui s'opposent au mouvement.

Freinage électromagnétique, expliqué avec la loi de Lenz. Un disque en aluminium d'un véhicule tourne entre les pôles d'un électroaimant. Le disque coupe les lignes de champ, donc une f.e.m. est induite dans celui-ci ; le disque étant un conducteur, des courants de Foucault circulent ; selon la loi de Lenz, ces courants produisent des forces qui s'opposent au mouvement du disque, ralentissant le véhicule. L'énergie cinétique est convertie en énergie thermique dans le disque. Le freinage est plus fort à haute vitesse (taux de coupe de flux plus élevé, donc courants plus importants) et diminue lorsque le véhicule ralentit ; il ne peut maintenir un véhicule immobile, car aucun mouvement signifie aucun courant induit.

Un aimant oscillant dans une bobine. Un aimant bar sur un ressort oscille dans et hors d'une bobine connectée à une résistance. Le couplage de flux changeant induit une f.e.m. ; avec le circuit fermé, un courant circule et, selon la loi de Lenz, le champ de la bobine s'oppose au mouvement de l'aimant, donc l'oscillation est amortie : l'énergie quitte l'oscillation sous forme de chaleur dans la résistance et l'amplitude décroît. Ouvrir l'interrupteur et la f.e.m. est toujours induite mais aucun courant ne circule, donc la bobine n'amortit plus le mouvement.

Ce qui rend la f.e.m. induite plus grande

De $\varepsilon = N\,d\Phi/dt$ avec $\Phi = BA$ : plus de spires $N$, un $B$ plus fort, une surface plus grande $A$, ou un changement plus rapide — chacun donne une f.é.m. induite plus grande.

Trouver la direction avec la loi de Lenz. Pousser le pôle N d'un aimant vers une bobine fait que le courant induit rend la face proche de la bobine un pôle nord, pour repousser l'aimant approchant ; le retirer et la face proche devient un pôle sud, pour l'attirer. Dans chaque cas, la personne déplaçant l'aimant effectue un travail contre cette force, et ce travail est la source de l'énergie électrique : la loi de Lenz est la conservation de l'énergie travestie. Deux phrases à apprendre : la f.e.m. induite agit dans une direction telle qu'elle produit des effets qui s'opposent au changement qui la produit (Lenz), et la f.e.m. induite est proportionnelle au taux de variation du couplage de flux (Faraday).

Une question de définition est notée selon un libellé fixe. Apprenez-les exactement et ne donnez qu'une seule réponse.

• Force sur un courant $F = BIL\sin\theta$ ; sur une charge mobile $F = BQv\sin\theta$ ; direction selon la règle de la main gauche de Fleming avec le deuxième doigt aligné sur le courant conventionnel (l'inverser pour un électron).
• Une charge se déplaçant perpendiculairement à $B$ suit une trajectoire circulaire : $BQv = mv^{2}/r$, donc $r = mv/(BQ)$ et $T = 2\pi m/(BQ)$, indépendant de la vitesse. Une composante de $v$ parallèle à $B$ reste inchangée : une hélice.
• Champs croisés : $v = E/B$ passe sans déviation. Sonde Hall : $V_{\text{H}} = BI/(ntq)$, maximum lorsque la tranche est perpendiculaire à $B$ ; semi-conducteur car $n$ est petit.
• Induction : f.e.m. $=$ taux de variation du couplage de flux $N\Phi$ (Faraday) ; sa direction s'oppose au changement (Lenz). Sur un graphique flux–temps, la f.e.m. est la pente : un changement constant donne une f.e.m. constante, aucun changement donne zéro.
• Découpage de flux : $\varepsilon = BLv$ pour un conducteur de longueur $L$ se déplaçant à $v$ à angle droit par rapport à $B$ (surface balayée par seconde fois $B$).
• Les définitions comportent les mots « par unité de courant par unité de longueur », « perpendiculairement », « surface perpendiculaire au champ » et « taux de variation du couplage de flux » : chacun vaut une marque.

Erreurs courantes

• Omettre « perpendiculairement au champ » de la définition de l'induction, ou définir le tesla sans les 1 N, 1 m, 1 A.
• Utiliser la main droite pour la force sur un courant (la règle de la main gauche), ou pointer le deuxième doigt selon le mouvement de l'électron au lieu du courant conventionnel.
• Dire qu'une charge stationnaire subit une force magnétique, ou qu'une charge se déplaçant le long des lignes de champ en subit une.
• Expliquer le mouvement circulaire sans dire que la force est perpendiculaire à la vitesse et constante en grandeur ; ou affirmer que la force magnétique modifie la vitesse.
• Utiliser l'aire du solénoïde au lieu de celle de la petite bobine pour trouver son couplage de flux.
• Dire « un grand flux induit une f.e.m. » : seul un couplage de flux changeant le fait. Une bobine au repos dans un champ constant n'a pas de f.e.m.
• Citer la loi de Lenz comme « le courant s'oppose à l'aimant » sans « le changement qui le produit », ou la loi de Faraday sans « taux de variation » ou sans « couplage de flux ».
• Dessiner les lignes de champ d'un fil droit comme des cercles espacés uniformément ou sans flèches ; dessiner les lignes de champ d'un solénoïde se croisant à l'intérieur.
• Oublier que doubler le courant dans l'un de deux fils parallèles double la force sur les deux (troisième loi de Newton).