Chute lente d’un aimant (induction)

EM 35


 

Principe de l'expérience

Chute d’un aimant cylindrique dans un tube conducteur. Grâce à l’effet d’induction, l’aimant est ralenti dans sa chute et descend à vitesse constante. En effet, lors de la chute, il s’approche d’une section du tube qui défini une surface à travers laquelle varie le flux magnétique créé par l’aimant ( en jaune). Il s’ensuit l’apparition d’un courant électrique induit dans la paroi du tube ( Iind en rouge). Ce courant crée à son tour, un champ magnétique ( Bind) qui s’oppose à la variation de flux ( loi de lenz ) correspondant à celui d’un anneau et qui présente la polarité ( N-S) indiquée sur le schéma. Grâce à la répulsion entre pôles magnétiques de même nom, ce champ magnétique exerce une force sur l’aimant qui s’oppose à son déplacement. Il se produit le même phénomène sur le haut de l’aimant avec cette fois une attraction. La résultante de ces forces magnétiques s’oppose au mouvement de chute de l’aimant. Comme l’induction dépend de la vitesse de variation du flux magnétique, cette force résultante dépend de la vitesse de chute de l’aimant, plus la vitesse augmente, plus la force augmente également. Très rapidement cette force sera suffisante pour compenser la force poids de l’aimant et celui-ci tombera donc à vitesse constante.

Manipulations
  • Lâcher l’aimant dans l’orifice prévu dans le  tube et observer la chute ralentie.
  • Deux tubes à disposition, un totalement fermé et l’autre ajouré pour permettre l’observation.
  • Dans le cas du tube ajouré, la vitesse de chute est un peu plus grande , car le courant induit ne circule que dans les parties entières du tube.
Liste du matériel
  • Statif de suspension
  • Tubes pour chute lente
  • Aimants
  • Récipient pour recevoir les aimants en fin de chute
  • Chronomètre