La loi de Faraday et la loi de Lenz

En 1831, Faraday fait une découverte capitale : un flux magnétique qui varie crée une tension dans un circuit — une force électromotrice (f.é.m.) qui met les charges en mouvement, donc un courant. C'est l'induction électromagnétique. Attention : c'est bien la variation du flux qui compte, pas le flux lui-même. Un aimant immobile près d'une bobine ne produit rien ; un aimant qu'on déplace, oui.

La loi de Faraday quantifie la f.é.m. induite :

   e = − dΦ/dt        (f.e.m. induite = variation du flux au cours du temps)

Plus le flux varie vite, plus la f.é.m. est grande : un aimant déplacé rapidement induit plus de tension qu'un aimant lent.

   aimant        bobine
    [N|S] -->    (((|)))     l'aimant approche : Φ augmente -> courant induit
                             l'aimant s'eloigne : Φ diminue -> courant inverse
                             l'aimant immobile : Φ constant -> AUCUN courant

Que signifie le signe moins ? C'est la loi de Lenz : le courant induit circule toujours dans le sens qui s'oppose à la variation qui lui a donné naissance. Si l'on approche un aimant, le courant induit crée un champ qui repousse l'aimant ; si on l'éloigne, il l'attire, comme pour le retenir.

C'est une conséquence de la conservation de l'énergie : l'induction ne crée pas d'énergie gratuite. Pour produire le courant, il faut fournir un travail — celui de lutter contre cette opposition. On ne récolte du courant qu'en poussant contre la loi de Lenz.