L’induction électromagnétique et la loi de Faraday

La loi de Faraday explique qu’un flux magnétique changeant à travers une boucle induit une force électromotrice, |FEM| = N · ΔΦ / Δt, tandis que la loi de Lenz précise que le courant induit s’oppose toujours au changement de flux qui l’a produit. Ce guide définit le flux magnétique, présente les deux lois, puis résout un exemple numérique complet de FEM induite.

Le flux magnétique et la loi de Faraday

Le flux magnétique Φ à travers une boucle mesure la quantité de champ magnétique qui traverse sa surface : Φ = B · A · cos θ, où A est l’aire de la boucle et θ l’angle entre le champ B et la normale à la surface. Quand ce flux change dans le temps — parce que B change, que A change, ou que l’orientation change — une force électromotrice (FEM) est induite dans la boucle. C’est la loi de Faraday :

Le tableau suivant montre pourquoi la vitesse du changement compte autant que le changement lui-même, pour une même variation de flux ΔΦ = 0,01 Wb (N = 1) :

La loi de Lenz : trouver le sens du courant induit

La loi de Faraday donne la grandeur de la FEM, mais pas son sens. C’est la loi de Lenz qui répond à cette question : le courant induit s’oppose toujours au changement de flux qui l’a créé. Si le flux à travers une boucle augmente, le courant induit crée son propre champ magnétique dans la direction opposée, pour tenter de freiner cette augmentation.

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Exemple résolu complet

Une seule boucle (N = 1) d’aire A = 0,02 m² est placée perpendiculairement à un champ magnétique. Ce champ passe de 0,3 T à 0,8 T en Δt = 0,1 s. Quelle est la FEM induite dans la boucle ?

Puisque le champ augmente et sort perpendiculairement de la boucle, la loi de Lenz indique que le courant induit s’y opposerait en circulant dans le sens horaire — exactement comme sur le diagramme précédent.

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Comment ce chapitre s’inscrit dans le cours 203-NYB

L’induction électromagnétique complète le chapitre d’électricité et magnétisme (203-NYB), après le champ électrique et la loi de Coulomb et le champ magnétique et la force de Lorentz — les trois notions s’enchaînent directement. Si les bases de circuits du secondaire restent floues, nos guides sur la loi d’Ohm et les circuits en série et en parallèle aident à consolider ce terrain avant d’aborder l’induction. Une fois l’électricité et magnétisme (203-NYB) maîtrisé, le dernier cours du programme est ondes, optique et physique moderne (203-NYC), qui commence par les ondes mécaniques et les phénomènes oscillatoires.

Des élèves de Montréal, de Laval et de Longueuil trouvent souvent ce chapitre plus exigeant que les deux précédents, parce qu’il combine deux lois distinctes — Faraday pour la grandeur, Lenz pour le sens — dans un seul type de problème. Notre programme de tutorat Cégep 2 couvre l’ensemble du cours 203-NYB, pas seulement ce chapitre.

❓ Questions fréquentes

Conclusion

L’induction électromagnétique combine deux lois complémentaires : la loi de Faraday donne la grandeur de la FEM induite (|FEM| = N · ΔΦ / Δt), et la loi de Lenz donne son sens — toujours opposé au changement de flux qui l’a créée. Traiter ces deux questions séparément, grandeur puis sens, évite la plupart des erreurs sur ce chapitre.

À retenir :

• ✅ Un flux magnétique qui change induit une FEM — pas un flux constant
• ✅ |FEM| = N · ΔΦ / Δt, sans oublier le nombre de tours N
• ✅ La loi de Lenz donne le sens : le courant induit s’oppose toujours au changement
• ✅ Un changement plus rapide (Δt plus petit) donne toujours une FEM plus grande

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