PEGASUS · UNIGE — Physique générale A · semestre 1

Ch16 — Magnétisme II : induction, flux magnétique, lois de Faraday et de Lenz, générateurs, inductance

Un champ constant ne produit rien · Φ = BA cos θ [Weber] · V = −N dΦ/dt · le courant induit s'oppose au changement · V = vBl et la dynamo · courants de Foucault · V = NBAω sin ωt · L = µ₀N²A/ℓ, V_L = −L dI/dt, τ = L/R, filtres — séance 16 — C. Senatore · Kane 20, Hecht 22

📊 Diapos : 30/30 mappées (16_Magnétisme II.pdf — 30 pages pour 30 libellés, aucun décalage ; d.1-3 = résumés du Ch15 ; d.6, d.18 et d.22 sont des VIDÉOS) 🎙️ Oral : séance 16 en entier + le recap d'ouverture de la séance 17 (règle du débordement) 📝 Série 14 : 10/10 ✓ officiel + Python (dont Q9 le conducteur cylindrique et Q10 le transformateur) 📜 Annales : 6 questions — le chapitre le plus chargé du bloc électricité (SFO 2021 Q28, Q32 et Q35 · SFO 2023-24 Q11 · SFO 2024-25 Q6 · SFO 2011 module A Q50) 📐 Formulaire : presque TOUT le chapitre y est (flux, Faraday, vBl, NBAω sin ωt, L = NΦ/I, L = µ₀N²A/ℓ, V_L = −L dI/dt, τ = L/R, I(t), f_c = R/L, W = ½LI², u_B) — mais PAS la loi de Lenz, PAS le Weber, PAS f_c = 1/RC, PAS le transformateur, et aucune constante numérique
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🐎 PEGASUS

🎯 Renseignements d'examen captés

Notions (8) → micro-notions (31)

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N1 · Rappels Ch15 & INTRODUCTION : un champ CONSTANT ne produit rien

d.1-5
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Identité du chapitre : 30 diapos, trois vidéos, trois diapos venues du Ch15

~5 min
📊 DIAPOS d.1-4
Magnétisme II · prof. C. Senatore · séance 16. Livres indiqués sur la d.4 : Kane chapitre 20 et Hecht chapitre 22. Le PDF compte 30 pages pour 30 libellés « 16 - 1 » à « 16 - 30 » : aucun décalage, contrairement au Ch15. ⚠️ Les d.1 à d.3 ne sont PAS du Ch16 : ce sont les résumés du Magnétisme I (les 3 classes de matériaux et la loi d'Ampère · le fil et le solénoïde · Lorentz, Laplace et µ⃗), imprimés en tête. Le chapitre commence à la d.4. ⚠️ TROIS DIAPOS SONT DES VIDÉOS (rectangles noirs, 4 lignes de texte : titre + pied de page) : d.6 (l'aimant qui traverse trois bobines), d.18 (le pendule de Foucault) et d.22 (la bobine qui tourne). Le programme annoncé (d.4) : tension induite · flux magnétique · Faraday et Lenz · générateur continu et alternatif · inductance.
🎙️ ORAL (séance 16, ouverture)
« Aujourd'hui nous allons traiter le champ magnétique VARIABLE DANS LE TEMPS. Et nous allons atterrir sur une nouvelle loi, la loi de Faraday et la loi de Lenz. Et grâce à cela, nous allons comprendre comment fonctionne un dispositif qui est un générateur de courant : un dispositif capable de transformer l'énergie mécanique en électricité. »
⚠️ PIÈGE
Compter 30 diapos de contenu nouveau : 3 sont des rappels du Ch15 et 3 sont des vidéos ⇒ le contenu propre tient en 24 diapos. Autre piège de navigation : le mot « inductance » n'apparaît qu'à la d.23 — les 20 premières diapos ne parlent que d'induction (deux mots différents, deux notions différentes).
📝 TOMBE EN QCM
Le chapitre porte 6 annales — le plus chargé du bloc électricité. 3 sont propres au Ch16 (SFO 2021 Q28, SFO 2023-24 Q11, SFO 2011 module A Q50) et 3 sont partagées avec le Ch15 (SFO 2021 Q32 et Q35, SFO 2024-25 Q6).
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Les rappels du Ch15 en trois diapos : Ampère, fil, solénoïde, Lorentz, Laplace, µ⃗

~6 min
📊 DIAPOS d.1-3
d.1 : les trois classes de matériaux (dia, para, ferro) et la loi d'Ampère ∮B⃗·dl⃗ = µ₀ΣI, « qui permet de calculer l'intensité du champ produit par un courant pour des géométries simples ». d.2 : le fil rectiligne B = µ₀I/(2πr) avec la règle de la main droite, et le solénoïde B∥ = µ₀nI, « où n est le nombre de spires par unité de longueur ». d.3 : Lorentz F⃗ = qv⃗ × B⃗ (« le sens dépend du signe de la charge ! ») · Laplace F⃗ = Il⃗ × B⃗ · moment magnétique µ_M = NIA et τ⃗ = µ⃗_M × B⃗, « une spire tend à s'aligner dans un champ extérieur ».
🎙️ ORAL (séance 16)
« Dans le cas de l'électricité, une charge positive et une charge négative peuvent exister isolées. Dans le cas du magnétisme, nous ne pouvons JAMAIS séparer un pôle nord d'un pôle sud, et le résultat est que les lignes du champ magnétique forment toujours des boucles fermées. »
⚠️ PIÈGE
Ces trois diapos ne sont pas du contenu nouveau : elles servent de socle. Le piège serait de les compter dans les diapos « à maîtriser » du Ch16 — mais aussi, à l'inverse, de croire qu'on peut faire le Ch16 sans elles : la d.25 (inductance du solénoïde) part directement de B = µ₀nI de la d.2.
📝 TOMBE EN QCM
Les rappels servent trois fois : B = µ₀nI pour l'inductance (série 14 Q8), Lorentz pour l'induction par le mouvement (série 14 Q4), et la loi d'Ampère pour l'exercice d'approfondissement Q9.
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⭐⭐ LA PHRASE DU CHAPITRE : un champ constant ne produit AUCUN courant

~9 min
📊 DIAPOS d.5
« Un courant continu génère un champ magnétique. Il pourrait sembler logique qu'un champ magnétique constant produise un courant continu. Mais ce n'est PAS le cas ! » ⇒ « Magnétisme et électricité sont liés par le MOUVEMENT et le CHANGEMENT. » C'est la phrase qui gouverne tout le chapitre : ce qui crée une tension, ce n'est jamais la valeur du champ, c'est sa VARIATION.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Il pourrait sembler logique qu'un champ magnétique constant produise un courant continu, par symétrie. Mais ce n'est pas le cas. Et c'est la phrase philosophique : magnétisme et électricité sont liés par le mouvement et le changement, comme la vie. » — le prof avait déjà annoncé cette phrase à la fin du Ch15 : elle fait le pont entre les deux chapitres.
⚠️ PIÈGE
Le piège n°1 du chapitre, et il revient sous dix formes : « un aimant posé dans une bobine induit une tension » ⇒ FAUX, il faut qu'il BOUGE · « un champ intense induit une grande tension » ⇒ FAUX, c'est dΦ/dt qui compte · « longtemps après la fermeture de l'interrupteur, il y a encore un courant induit » ⇒ FAUX, le flux est constant.
📝 TOMBE EN QCM
C'est littéralement l'annale SFO 2021 Q28 (items C et D) et le socle des six annales. Un K′ type : « le flux magnétique à travers la spire est très grand, donc la tension induite est grande » ⇒ FAUX.
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⭐ L'effet de transition : primaire, secondaire, et un signal seulement aux transitions

~8 min
📊 DIAPOS d.5
« La production d'électricité par un champ magnétique variable fut découverte par un effet de transition : enclencher un courant dans le circuit primaire engendre une tension aux bornes du circuit secondaire pendant un bref instant. » Le montage : une pile, un interrupteur, une première bobine, une seconde bobine reliée à un appareil de mesure — les deux bobines n'ont aucune connexion électrique entre elles.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Au moment où nous fermons l'interrupteur, donc quand nous commençons à faire circuler du courant dans la première bobine, nous voyons un petit signal sur l'appareil de mesure, mais seulement pendant un bref instant. Et puis il revient à zéro. Puis, quand nous ouvrons l'interrupteur, une nouvelle fois, les aiguilles de l'instrument bougent un court moment, puis s'arrêtent. »
⚠️ PIÈGE
Croire que le signal dure tant que le courant circule. Non : le signal n'existe qu'à la FERMETURE et à l'OUVERTURE — les deux instants où le champ change. Et les deux signaux sont de sens opposés (Lenz, d.12).
📝 TOMBE EN QCM
L'annale SFO 2021 Q28 est ce montage mot pour mot : A vrai (rien avant), B vrai (courant à la fermeture), C faux (rien longtemps après), D faux (sens opposé à l'ouverture). C'est aussi le principe du transformateur (série 14 Q10), qui ne fonctionne qu'en alternatif pour cette raison.
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N2 · LES OBSERVATIONS : amplitude ∝ vitesse, signe ∝ orientation, tension ∝ A⊥

d.6-8
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🎬 La vidéo des trois bobines : les trois facteurs sont déjà tous là

~6 min
📊 DIAPOS d.6 (VIDÉO)
Un assistant virtuel, « Nico », fait passer un barreau aimanté à travers trois bobines qui ne diffèrent que par leur nombre de spires. Il fait varier deux choses : l'orientation du barreau à l'entrée (pôle Sud ou pôle Nord) et la vitesse d'entrée. Résultats : 10 spires + pôle S ⇒ l'aiguille bouge un peu · plus vite ⇒ elle bouge plus · plus de spires ⇒ elle bouge encore plus · pôle Nord à l'entrée ⇒ elle bouge dans le sens opposé.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous avons vu que les bobines semblent sensibles à une variation du champ magnétique externe, et que la réponse de la bobine semble liée au nombre de spires de la bobine et à la vitesse avec laquelle la barre entre dans la bobine. C'est-à-dire à la vitesse de variation du champ magnétique à l'intérieur de la bobine. »
⚠️ PIÈGE
Les trois facteurs de la loi de Faraday (N, dΦ/dt, le signe) sont établis expérimentalement avant d'être écrits. Le piège serait de croire que l'amplitude dépend de la position de l'aimant : elle ne dépend que de sa vitesse.
📝 TOMBE EN QCM
Le lien N ↔ amplitude est ce qui justifie le facteur N de V = −N dΦ/dt. Un QCM type : « doubler le nombre de spires double la tension induite » ⇒ VRAI (série 14 Q5).
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⭐ L'aimant déplacé : positif, zéro, négatif — et au REPOS la tension est NULLE

~8 min
📊 DIAPOS d.7
« On peut produire un champ B⃗ variable en déplaçant un aimant permanent. La tension entre les bornes d'une bobine peut être visualisée avec un oscilloscope ; cette tension est appelée parfois force électromotrice induite. » Pour la bobine et l'aimant de la figure : approcher le pôle S ⇒ tension positive · au repos ⇒ tension ZÉRO · éloigner le pôle S ⇒ tension négative. « L'amplitude est d'autant plus grande que le mouvement est rapide. » ⇒ l'AMPLITUDE dépend du taux de variation de B, le SIGNE dépend de l'ORIENTATION.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Pendant que nous déplaçons la barre, quand nous arrêtons le mouvement, quand la vitesse de la barre devient nulle — parce que nous l'avons mise pratiquement entièrement à l'intérieur — la tension mesurée aux bornes de la bobine tombe à zéro. »
⚠️ PIÈGE
Le piège de la « position » : l'aimant immobile au cœur de la bobine donne une tension nulle, alors que le flux qui la traverse est maximal. Flux maximal ≠ tension maximale ; c'est même l'inverse.
📝 TOMBE EN QCM
Ce déphasage est exactement la série 14 Q1 (le flux est extrémal quand la tension est nulle) et la série 14 Q6B (« Φ et V sont maximum en même temps » ⇒ FAUX).
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⭐ La tension est ∝ à la surface PERPENDICULAIRE : A⊥ = A cos θ

~8 min
📊 DIAPOS d.8
« Quand un champ uniforme et variable traverse deux spires, la plus grande tension est mesurée aux bornes de la plus grande spire » ⇒ la tension induite est proportionnelle à A⊥, la surface perpendiculaire aux lignes de champ. « Quand la spire est inclinée, la surface A⊥ varie comme cos θ. Si θ = 90°, A⊥ = 0 : aucun champ ne traverse la spire et la tension est nulle. » ⇒ tension ∝ A⊥ quand dB/dt ≠ 0.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Si je reprends la plus grande bobine et que je la mets dans mon champ magnétique variable avec ses trois orientations différentes : ici j'ai la tension induite la plus élevée ; si la bobine est couchée, nous avons zéro tension mesurée ; et si elle est inclinée, nous mesurons une tension plus faible. »
⚠️ PIÈGE
θ est l'angle entre l'axe de la bobine (sa normale A⃗) et le champ — PAS entre le plan de la bobine et le champ. Spire couchée (plan parallèle à B⃗) ⇒ θ = 90° ⇒ rien. Spire face au champ ⇒ θ = 0 ⇒ maximum.
📝 TOMBE EN QCM
Le cos θ est le cœur de la série 14 Q1 (0°, 90°, 180° à t = 0, 1 et 2 s) et il réapparaît dans le générateur (d.20-21) sous la forme du sin θ de la vitesse.
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La 2ᵉ manipulation : à champ CONSTANT, on écrase la spire — et ça marche aussi

~6 min
📊 DIAPOS d.8-9
Manipulation ciblée n°2 : champ uniforme et constant dans le temps, et on écrase la spire ⇒ on mesure un signal. Cette fois, c'est la SURFACE qui varie : « on observe une tension induite proportionnelle au taux de variation de la surface perpendiculaire, c'est-à-dire V ∝ ΔA⊥/Δt ». Il y a donc deux façons opposées de créer la même tension : faire varier B à surface fixe, ou faire varier A à champ fixe.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous prenons un champ uniforme constant dans le temps, nous prenons une bobine, nous la plongeons dans ce champ, et à un certain moment, nous écrasons la bobine. Et nous observons que, quand nous écrasons la bobine, nous mesurons un signal. Écraser la bobine, qu'est-ce que ça veut dire ? Ça veut dire faire varier dans le temps la surface de la bobine. »
⚠️ PIÈGE
Ne retenir que « il faut que B varie ». Non : il suffit que le PRODUIT B·A⊥ varie — donc B, ou A, ou l'angle θ. La d.12 en donne la liste complète : « le champ peut être augmenté, réduit, déplacé ou incliné ; la surface peut être augmentée, réduite, déplacée ou inclinée ».
📝 TOMBE EN QCM
C'est le mécanisme de l'annale SFO 2011 Q50 (une spire qui entre dans le champ : c'est la surface immergée qui croît) — et il est invisible si on n'a retenu que « B doit varier ».
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N3 · ⭐⭐ FLUX MAGNÉTIQUE Φ = BA cos θ & LOI DE FARADAY V = −N dΦ/dt

d.9-11
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⭐⭐ Φ = B⃗·A⃗ = BA cos θ, en WEBER (1 Wb = 1 T·m²)

~9 min
📊 DIAPOS d.9
« Ces observations suggèrent que la tension induite dépend du taux de variation du PRODUIT du champ B et de la surface A⊥ perpendiculaire à ce champ. Cette quantité s'appelle flux du champ magnétique : » Φ_M = B⊥A = BA⊥ = BA cos θ, et plus généralement Φ_M = ∫B⃗·dA⃗ — au formulaire sous les deux formes. « L'unité SI du flux est le WEBER : 1 [Wb] = 1 [T·m²]. On peut exprimer B en Wb/m², qui est l'ancien nom du Tesla (1 Wb/m² = 1 T). »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Weber a été défini avant Tesla, et donc au début les champs magnétiques n'étaient pas mesurés en Tesla mais en Weber par mètre carré. Mais c'est historique. »
⚠️ PIÈGE
Le Weber n'est PAS au formulaire : la conversion 1 Wb = 1 T·m² est à savoir par cœur, et elle sert de contrôle dimensionnel systématique (un flux en Wb, une tension en Wb/s = V). Autre piège : θ est l'angle entre B⃗ et la NORMALE A⃗, pas entre B⃗ et le plan.
📝 TOMBE EN QCM
Toute question du chapitre commence par écrire Φ = BA cos θ : série 14 Q1 (les trois angles), Q3 (θ = 0 ⇒ Φ = BA), Q6 (Φ = BA cos ωt). Une réponse en T à une question de flux est éliminable d'office (série 14 Q9, options C et E).
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⭐⭐ SURFACE OUVERTE ≠ surface fermée : ici le flux n'a AUCUNE raison d'être nul

~8 min
📊 DIAPOS d.9
Le contraste absolu avec le Ch15 : le flux de B⃗ à travers une surface FERMÉE est toujours nul (Ch15 d.9, absence de monopôle) ; mais la spire d'une bobine délimite une surface OUVERTE, et son flux n'a aucune raison d'être nul — c'est même exactement ce qu'on mesure. Le rappel du Ch13 : le flux électrique à travers une surface fermée vaut Σq/ε₀ (Gauss).
🎙️ ORAL (séance 16)
« Attention à la notation, parce que la semaine dernière je vous ai dit que les lignes du champ magnétique forment des boucles fermées, et donc le flux du champ magnétique à travers une surface FERMÉE — j'insiste, trois fois fermée, une surface qui est fermée sur elle-même — est zéro. Mais ici, non : ceci n'est pas une surface fermée, c'est une surface OUVERTE, c'est la surface de notre bobine. »
⚠️ PIÈGE
Le piège de l'année : appliquer « Φ_B = 0 » à une spire. Φ_B = 0 ne vaut QUE pour une surface FERMÉE. Le prof insiste trois fois sur ce mot dans la même phrase — c'est le signe qu'il sait que ça tombe.
📝 TOMBE EN QCM
Un K′ type, construit sur les deux chapitres : « le flux magnétique à travers une spire est toujours nul » ⇒ FAUX · « le flux magnétique à travers une surface fermée est toujours nul » ⇒ VRAI. La même phrase, un mot de différence.
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⭐⭐ La loi de Faraday V = −N dΦ/dt : une loi FONDAMENTALE

~9 min
📊 DIAPOS d.10
« Les expériences précédentes ont une chose en commun : une tension est induite quand le flux varie dans le temps. » V_induite = −ΔΦ_M/Δt ⇒ V_induite = −dΦ_M/dt. LOI D'INDUCTION DE FARADAY : « la tension induite dans un circuit est directement proportionnelle au taux de variation du flux magnétique à travers ce circuit. » Pour N spires, « les tensions de chaque spire sont en série et s'additionnent » : V_induite = −N dΦ_M/dt — au formulaire sous cette forme exacte. « Elle résume des observations et ne peut être établie à partir d'une autre loi. »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Pourquoi disons-nous que la loi d'induction est une loi fondamentale de l'électromagnétisme ? Parce que nous ne pouvons pas la déduire des lois physiques que nous avons construites jusqu'ici dans les cours précédents. C'est donc un grain de connaissance en plus. »
⚠️ PIÈGE
Deux pièges jumeaux : ① oublier le N (les tensions des spires s'additionnent) ② confondre Φ et dΦ/dt — un flux énorme mais constant donne une tension nulle. Le signe « − » n'est pas décoratif : c'est la loi de Lenz (d.12), et il n'est pas au formulaire.
📝 TOMBE EN QCM
C'est la formule-mère du chapitre : elle apparaît dans 5 des 8 QCM de la série 14 et dans 4 des 6 annales. Aucune question du Ch16 ne se résout sans elle.
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⭐⭐ L'exemple chiffré du cours : 5,0 V et 0,2 A — et les TROIS pièges d'unités

~9 min
📊 DIAPOS d.11
ÉNONCÉ : bobine plate circulaire de 200 tours, section 100 cm², champ perpendiculaire uniforme de 0,50 T supprimé en 200 ms ; résistance 25 Ω. SOLUTION : θ = 0 ⇒ Φ_i = BA = 0,5 × 0,01 m² = 5,0·10⁻³ Wb ; le flux final vaut 0 ⇒ ΔΦ = −5,0·10⁻³ Wb ⇒ V = −N ΔΦ/Δt = −200 × (−5,0·10⁻³)/0,200 = 5,0 V ⇒ I = V/R = 5,0/25 = 0,2 A.
🎙️ ORAL (séance 16)
« 100 cm², c'est 10⁻² m² — nous devons toujours mettre en MKS. […] Est-ce que tout cela est abstrait ? Non : quand vous chargez vos appareils par induction, il y a ce principe derrière. Quand vous posez votre téléphone sur le socle, il y a un champ magnétique variable qui induit un courant dans une bobine, et cette bobine charge la batterie. Ou aussi les cuisinières à induction : même principe. »
⚠️ PIÈGE
Le calcul est trivial ; seules les UNITÉS font tomber. Les trois erreurs recalculées en Python : oublier N ⇒ 0,025 V · garder les cm² (100 au lieu de 0,01) ⇒ 50 000 V · garder les ms (200 au lieu de 0,200) ⇒ 5,0·10⁻³ V. Les trois donnent des nombres qui ressemblent à des réponses plausibles.
📝 TOMBE EN QCM
Cet exemple est le patron de la série 14 Q3 (même chaîne Faraday + Ohm, mais en remontant depuis la puissance) et de la moitié des variantes de l'examen v2. Réflexe : convertir en MKS AVANT de commencer.
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N4 · ⭐⭐ LOI DE LENZ : le sens du courant induit, et la conservation de l'énergie

d.12-13
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⭐⭐ L'énoncé de Lenz et le raisonnement en TROIS TEMPS

~10 min
📊 DIAPOS d.12
« La signification du signe négatif dans la loi de Faraday est la suivante : » LOI DE LENZ — « la tension induite génère un courant qui S'OPPOSE AU CHANGEMENT qui en est la cause. » On peut varier le flux de plusieurs façons : « le champ peut être augmenté, réduit, déplacé ou incliné ; la surface du circuit peut être augmentée, réduite, déplacée ou inclinée ». LE RAISONNEMENT EN 3 TEMPS, à refaire sur toute figure : ① le flux augmente ou diminue ? ② le champ induit doit donc être opposé ou dans le même sens ? ③ la main droite donne le sens du courant.
🎙️ ORAL (séance 16)
« La bobine voit un flux magnétique intérieur qui augmente. Elle veut s'opposer à la cause de ce changement. Le sens du courant est tel que le champ magnétique généré s'oppose à la variation du champ externe. Donc le courant induit génère un champ tel qu'il met un pôle SUD en face du pôle SUD du barreau aimanté. »
⚠️ PIÈGE
Dire « le courant induit s'oppose au courant » ou « au champ ». Non : il s'oppose au CHANGEMENT (à la VARIATION du flux). Quand le flux diminue, le champ induit est dans le MÊME sens que le champ extérieur — pour le maintenir. C'est le piège de la série 14 Q2E et de la d.24.
📝 TOMBE EN QCM
La loi de Lenz n'est PAS au formulaire — c'est une règle physique, pas une formule. Et elle est le cœur de 3 des 6 annales (SFO 2021 Q28, SFO 2023-24 Q11, SFO 2011 Q50) et de la série 14 Q2. C'est le meilleur rapport temps/points du chapitre.
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⭐⭐ Approcher ⇒ la bobine REPOUSSE · Éloigner ⇒ la bobine RETIENT

~9 min
📊 DIAPOS d.12-13
APPROCHER (d.12) : « la bobine est exposée à un champ croissant dirigé vers la droite, et dΦ/dt > 0 » ⇒ B_I est dirigé vers la gauche · la borne positive est à droite · « la bobine veut REPOUSSER l'aimant qui approche ». ÉLOIGNER (d.13) : « le champ diminue et dΦ/dt < 0 » ⇒ B_I est dirigé vers la droite · la borne négative est à droite · « la bobine veut RETENIR l'aimant qui s'éloigne ». Dans les deux cas, elle s'oppose au MOUVEMENT.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Quand nous voulons entrer avec le pôle sud, le champ induit crée un pôle sud qui repousse la barre ; mais quand je veux l'extraire, le champ généré par le courant induit attire la barre vers l'intérieur. »
⚠️ PIÈGE
Retenir un seul cas. Les deux tombent, et avec des sens de courant OPPOSÉS. Le seul énoncé sûr est « la bobine s'oppose au mouvement » — repousser quand on approche, retenir quand on éloigne. Ne jamais mémoriser « le courant va dans le sens horaire » : ça dépend de la figure.
📝 TOMBE EN QCM
L'annale SFO 2023-24 Q11 est exactement ce cas, formulé du point de vue de l'anneau : « le courant induit s'oppose à la descente de l'anneau » ⇒ VRAI. Et la série 14 Q2 demande explicitement le sens (horaire) après avoir constaté que le flux augmente.
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L'argument profond : Lenz, c'est la conservation de l'énergie

~7 min
📊 DIAPOS d.13
« Une autre manière d'analyser la loi de Lenz est de faire appel à la conservation de l'énergie. L'agent externe qui déplace l'aimant doit surmonter la contre-force exercée par la bobine. Le travail qu'il effectue se transforme en énergie électrique qui génère et maintient un courant induit. Le champ magnétique joue le rôle d'intermédiaire dans ce processus : la force magnétique elle-même n'effectue pas de travail » (Ch15 d.25). « La force externe travaille contre la tension induite, et on assiste à un transfert d'énergie du travail externe en énergie potentielle électrique du système. »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous transformons l'énergie mécanique — le travail que nous faisons pour déplacer la barre aimantée dans la bobine et l'en sortir — en électricité, en courant électrique, par l'intermédiaire du champ magnétique. »
⚠️ PIÈGE
Si Lenz était inversé, le courant induit accélérerait l'aimant, qui renforcerait le courant, qui accélérerait davantage : mouvement perpétuel. Le piège de la formulation : « la force magnétique fournit l'énergie » ⇒ FAUX, elle ne travaille jamais (Ch15) ; c'est l'agent externe qui la fournit.
📝 TOMBE EN QCM
C'est le pont explicite avec le Ch4 (travail et énergie) et le Ch15 (« F⃗ ⊥ v⃗ ⇒ W = 0 »), et c'est la justification physique de tout générateur : sans contre-force, pas de conversion d'énergie.
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N5 · INDUCTION PAR LE MOUVEMENT : V = vBl, E = vB, et la DYNAMO

d.14-16
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La tige devient une PILE : Lorentz sur les porteurs entraînés

~7 min
📊 DIAPOS d.14
« On déplace un segment de fil de longueur l à la vitesse v perpendiculairement à un champ uniforme. Les porteurs de charge mobiles sont entraînés avec le fil à la même vitesse v. En se déplaçant dans le champ, ils subissent une force F⃗_M = qv⃗ × B⃗ parallèle au fil. Si les porteurs sont positifs, ils se déplacent vers le haut ; s'ils sont négatifs (électrons), vers le bas. » ⇒ « le segment de fil se comporte donc comme une PILE » : l'extrémité supérieure est à un potentiel plus élevé.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous avons une charge positive qui se déplace vers le haut. Mais nous savons que les responsables de la conduction dans notre cuivre sont les électrons, donc pour l'électron la force pointe dans l'autre direction. »
⚠️ PIÈGE
Les deux pièges de la série 14 Q4, items A et B : ① la force de Lorentz est un produit vectoriel, donc JAMAIS parallèle au champ (elle est parallèle au fil, ce qui est autre chose) ② la règle de la main droite donne le sens pour une charge positive : pour l'électron, on inverse.
📝 TOMBE EN QCM
Série 14 Q4 A et B sont tous deux FAUX, et pour ces deux raisons exactement. C'est aussi le mécanisme du générateur (d.20) et de la dynamo (d.16) : trois diapos qui reposent sur la même figure.
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⭐⭐ V = vBl (au formulaire) et l'équilibre E = vB

~9 min
📊 DIAPOS d.15
Circuit ouvert : « la tige se comporte comme une pile qui ne débite pas de courant ». Le travail de la force de Lorentz vaut W = F_M l = qvBl et W = qΔV ⇒ V_induite = v B l — au formulaire. Si v⃗ n'est pas ⊥ à B⃗, « seule la composante normale produit une force » ⇒ on remplace v par v⊥ = v sin θ. L'ÉQUILIBRE : « le déplacement des charges continue jusqu'à l'équilibre entre force magnétique et force électrostatique », qE = qvB ⇒ E = vB. « Si le mouvement du fil cesse, la tension retombe à zéro. »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous continuons à déplacer des électrons jusqu'à ce que le champ électrique établi à l'intérieur de la tige soit égal et opposé à la force de Lorentz. […] Donc pour avoir plus d'électrons, il faut augmenter v ou augmenter B. »
⚠️ PIÈGE
Confondre V (en volts, = vBl) et E (en N/C ou V/m, = vB). E est V divisé par l. Contrôle dimensionnel donné par le corrigé : [T] = [N][s]/([C][m]), donc v·B s'exprime bien en N/C. Autre piège : oublier que sans mouvement, la tension est nulle.
📝 TOMBE EN QCM
Série 14 Q4 C et D tombent les deux d'un coup : V = 1 × 0,5 × 0,05 = 25 mV et E = 1 × 0,5 = 0,5 N/C. L'annale SFO 2011 Q50 donne le même Bℓv par la voie du flux. Réflexe : sur une tige qui bouge, deux nombres tombent ensemble.
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La DYNAMO de Faraday (1831) : générateur de courant CONTINU

~7 min
📊 DIAPOS d.16
« Le premier générateur conçu par Faraday en 1831 utilisait la force de Lorentz sur des charges maintenues en mouvement. En tournant la manivelle, on donne une vitesse v⃗ aux charges dans le disque métallique qui tourne dans le champ. Ces charges subissent une force qv⃗ × B⃗ RADIALE : vers l'axe pour les charges négatives, vers la périphérie pour les positives. Tant que le disque tourne à vitesse constante, la tension induite est CONSTANTE. » ⇒ générateur de courant CONTINU, appelé dynamo.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Avant d'avoir les phares LED sous les vélos, les phares des vélos fonctionnaient comme ça : il y avait une petite dynamo avec une petite roue qui allait sous le pneu du vélo, qui faisait tourner un disque dans un champ magnétique et produisait assez de courant pour allumer l'ampoule. Il fallait pédaler vite pour avoir assez de lumière. »
⚠️ PIÈGE
Croire que « générateur » = « courant alternatif ». La dynamo produit du CONTINU : « le courant circule toujours dans la même direction imposée par le sens de rotation du disque ». Ce qui change avec la vitesse, c'est l'intensité, pas le sens.
📝 TOMBE EN QCM
La distinction dynamo (continu, d.16) / alternateur (sinusoïdal, d.19-21) est un QCM de définitions très rentable, et c'est aussi ce qui prépare les courants de Foucault (d.17) : la même figure, sans les fils de sortie.
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N6 · COURANTS DE FOUCAULT : les boucles induites qui freinent

d.17-18
0/3
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Ce que sont les courants de Foucault, et pourquoi ils FREINENT

~8 min
📊 DIAPOS d.17
« Si un conducteur étendu se déplace par rapport à un champ non uniforme sur toute son étendue, ou si ses points se déplacent à des vitesses différentes (par exemple en rotation), des courants sont induits à l'intérieur du conducteur. Ces courants circulent en boucles fermées et sont appelés courants de Foucault. Ils causent des champs qui s'opposent à la variation du flux extérieur, en accord avec la règle de Lenz. Ils vont FREINER la rotation de l'objet. » Ils sont présents « partout où des conducteurs se déplacent dans un champ inhomogène, y inclus le champ terrestre ».
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous rotons le disque et nous extrayons le courant pour allumer l'ampoule. Imaginez que nous enlevions ces fils et que nous continuions à faire tourner : ce courant du centre vers la périphérie sera généré, mais ce courant doit se refermer d'une manière ou d'une autre. Alors ces lignes de courant vont former des boucles. »
⚠️ PIÈGE
Croire que les courants de Foucault sont un phénomène à part. C'est la dynamo (d.16) SANS les fils de sortie : le courant, ne pouvant plus sortir, se referme sur lui-même. Et le freinage n'est rien d'autre que Lenz appliqué à un conducteur massif.
📝 TOMBE EN QCM
Le mot « Foucault » n'est pas au formulaire et le phénomène est purement conceptuel : il tombe en K′ de définitions. Question type : « les courants de Foucault accélèrent le mouvement du conducteur » ⇒ FAUX, ils le freinent (Lenz).
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Comment SUPPRIMER les courants de Foucault : découper le conducteur

~6 min
📊 DIAPOS d.17
« Pour empêcher ces courants, on peut STRUCTURER les conducteurs dans la direction du mouvement. » Le mécanisme : découper le conducteur réduit la taille des boucles ⇒ le champ qu'elles produisent est plus faible ⇒ le freinage est atténué. C'est pourquoi les noyaux de transformateurs et de moteurs sont feuilletés (des tôles minces isolées les unes des autres).
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous pouvons mettre des entailles dans le disque, parce que si je mets des entailles, mes boucles de courant deviennent plus petites, et donc le champ qu'elles peuvent générer devient moins intense, et donc l'effet de freinage devient atténué. »
⚠️ PIÈGE
Croire qu'on supprime les courants de Foucault en isolant le conducteur du champ. Non : on les fragmente. Le conducteur reste dans le champ ; ce sont les chemins de courant qu'on casse.
📝 TOMBE EN QCM
L'anneau fendu de la démo (d.18) est exactement cela, et c'est le contrôle expérimental de l'affirmation. Un K′ type : « fendre l'anneau supprime complètement le freinage » ⇒ FAUX — il le réduit, il ne l'annule pas.
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🎬 La démo du pendule : cuivre, bois, anneau fendu — et l'azote liquide

~8 min
📊 DIAPOS d.18 (VIDÉO)
Quatre pendules oscillant entre les mâchoires d'un aimant : un disque de cuivre (freiné), un disque de bois (oscille librement — un isolant ne porte aucun courant induit), un anneau plein (freiné comme le disque), un anneau FENDU (freinage beaucoup plus faible). Bouquet final : le disque de cuivre plongé dans l'azote liquide à 77 K = −196 °C ⇒ sa résistance chute ⇒ à tension induite égale, la loi d'Ohm donne des courants plus intenses ⇒ « il s'est arrêté d'un seul coup ».
🎙️ ORAL (séance 16)
« Nous avons pris le disque de cuivre et nous l'avons plongé dans l'azote liquide, à 77 kelvins, donc à moins 196 Celsius. Qu'est-ce qui arrive à la résistance électrique ? Elle diminue avec la température. Donc à même tension induite, à même variation de flux, il va produire des courants plus intenses selon la loi d'Ohm, et donc l'effet de freinage devient encore plus évident. »
⚠️ PIÈGE
La démo enchaîne trois lois et il faut savoir laquelle explique quoi : Faraday donne la tension induite · Lenz donne le sens (donc le freinage) · Ohm donne l'intensité (donc la force du freinage). Le bois ne freine pas parce qu'il ne conduit pas, pas parce qu'il n'est pas magnétique.
📝 TOMBE EN QCM
L'expérience de l'azote liquide est un K′ à trois étages tout prêt : « refroidir le disque augmente la tension induite » ⇒ FAUX (elle ne dépend que de dΦ/dt) · « refroidir le disque augmente le courant induit » ⇒ VRAI (R diminue) · « refroidir le disque augmente le freinage » ⇒ VRAI.
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N7 · ⭐⭐ GÉNÉRATEUR ALTERNATIF : V = N B A ω sin(ωt)

d.19-22
0/4
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Le montage : bobine en rotation, bagues collectrices et balais

~6 min
📊 DIAPOS d.19
« Presque tous les courants électriques commerciaux sont produits par des machines à induction, utilisant la rotation relative entre des bobines et des champs magnétiques ; l'énergie extérieure est très diverse, la dernière étape étant souvent une turbine à vapeur. » Le principe : « une bobine de plusieurs tours enroulée sur une armature en fer est mise en rotation dans le champ constant d'un aimant permanent ou d'un électro-aimant ; des balais métalliques frottant contre deux bagues collectrices permettent de collecter le courant induit ».
🎙️ ORAL (séance 17, recap)
« Un barrage fait tomber de l'eau, et l'eau fait tourner les pales d'une turbine, et les pales font tourner des bobines exposées dans le champ magnétique, et cela génère de l'électricité. Même chose pour une éolienne. C'est le principe de base pour générer de l'électricité. »
⚠️ PIÈGE
Croire que c'est l'aimant qui tourne : ici c'est la bobine (mais la série 14 Q6 fait tourner l'aimant devant une bobine fixe — les deux marchent, seule la rotation relative compte). Le contact tournant est le problème mécanique de tout générateur : bagues + balais ici, mercure dans la vidéo du Ch15 (d.31).
📝 TOMBE EN QCM
Le montage lui-même tombe en K′ de définitions. Et la série 14 Q6 vérifie qu'on a compris que faire tourner l'aimant revient au même que faire tourner la bobine.
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⭐⭐ Deux segments = deux PILES EN SÉRIE ⇒ V₁₄ = 2vBl sin θ

~8 min
📊 DIAPOS d.20
« Les segments (12) et (34) se déplacent dans le champ à une vitesse égale et opposée. La tension induite dans (12), qui se déplace à v⊥ = v sin θ, est V₁₂ = v sin θ · B · l. La même tension est induite dans (34), avec le point 3 au potentiel plus haut. Le système correspond à 2 PILES EN SÉRIE » ⇒ V₁₄ = V₁₂ + V₃₄ = 2 v B l sin θ, « avec le point 4 négatif et le point 1 positif ». « La polarité s'inverse dès que θ > 180°. »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Si chacun de ces deux segments se comporte comme une pile, nous pourrions redessiner ce circuit avec une pile ici et une pile là. Nous avons les deux piles en série. C'est comme si nous avions plus, plus : les tensions s'additionnent. » Et : « ici le dessin que j'ai pris du livre est faux » (le schéma de la polarité après 180°) — écart signalé par le prof lui-même.
⚠️ PIÈGE
Croire que les tensions des deux segments s'annulent parce que les vitesses sont opposées. Non : les forces de Lorentz sont opposées ET les segments sont montés tête-bêche, donc les tensions S'AJOUTENT. Autre piège : les segments horizontaux ne contribuent pas (leur vitesse est parallèle à l'axe).
📝 TOMBE EN QCM
Le facteur 2 est ce qui fait passer de 2vBl à NBAω : sans lui, la formule finale est fausse d'un facteur 2. C'est le même type de piège que le « facteur 2 et le ½ » du Ch15 (d.32).
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⭐⭐ V = N B A ω sin(ωt) : la formule du formulaire, et sa démonstration

~9 min
📊 DIAPOS d.21
« Pour une bobine de N tours, la tension est multipliée par N : V = N·2Blv sin θ. » Puis on substitue : v = rω avec r = h/2 (Ch3), θ = ωt si ω est constante, et A = l·h ⇒ l·v = l·(h/2)·ω = Aω/2 — les deux 2 se simplifient ⇒ V = N B A ω sin(ωt) — au formulaire. « Indépendamment de sa forme, la tension est alternative avec une fréquence f = ω/2π. » La valeur maximale est V_max = NBAω = NBA(2πf).
🎙️ ORAL (séance 16)
« Vous êtes des experts en rotation, donc ce que nous allons faire, c'est remplacer v : nous allons mettre v en relation avec la vitesse angulaire ω. Vous savez que v est égal à r fois ω, avec r qui est la moitié de la hauteur de notre bobine. »
⚠️ PIÈGE
Oublier que la formule donne la valeur instantanée : le sin(ωt) vaut 1 seulement aux maxima. Une question qui demande « la tension maximale » veut NBAω ; une question qui demande « la tension à t donné » veut le sinus. Et ω = 2πf : donner f en Hz sans convertir divise le résultat par 6,28.
📝 TOMBE EN QCM
Série 14 Q5A : 8 × 2π × 60 × 0,50 × 0,09 = 136 V — c'est le calcul exact de cette diapo. Et Q5C vérifie qu'on sait que la résistance n'y figure pas : les quatre leviers sont N, B, A, ω.
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Le secteur (50 Hz / 60 Hz) et la vidéo de la sinusoïde

~5 min
📊 DIAPOS d.21-22
« La fréquence de la tension du secteur est 50 Hz en Europe, mais 60 Hz aux USA et au Canada » — et, d'après l'oral, 220 V contre 110 V. d.22 (VIDÉO) : une bobine tourne dans le champ d'un aimant et l'oscilloscope affiche une tension sinusoïdale en fonction du temps : « nous avons donc un courant qui, en fonction du temps, suit une loi sinusoïdale ».
🎙️ ORAL (séance 16)
« Notre système de production et de distribution d'électricité est basé sur le courant et la tension alternatifs. À l'entrée, nous avons 220 volts qui oscille avec une fréquence de 50 hertz. Nous n'entrons pas dans les détails techniques de la raison pour laquelle notre système fonctionne en alternatif : c'est le fait. »
⚠️ PIÈGE
Confondre fréquence (50 Hz) et vitesse angulaire (ω = 2π × 50 = 314 rad/s). La formule veut ω, pas f. Erreur classique : écrire V = NBA × 50 au lieu de NBA × 314.
📝 TOMBE EN QCM
La série 14 Q6A est exactement ce calcul en sens inverse : ω = π rad/s ⇒ f = ω/2π = 0,5 Hz. Et Q6D : « si l'aimant tourne deux fois plus vite, la tension est identique » ⇒ FAUX, l'amplitude ET la fréquence doublent.
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N8 · ⭐⭐ INDUCTANCE : L = µ₀N²A/ℓ, V_L = −L dI/dt, circuit RL et filtres

d.23-30
0/6
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⭐ L'AUTO-INDUCTION : la bobine s'oppose à SON PROPRE changement

~8 min
📊 DIAPOS d.23
QUESTION : « est-ce qu'une bobine s'auto-induit une tension qui s'oppose au changement de la tension externe, par le biais de son propre champ ? » « La réponse est OUI ! » CONSÉQUENCE : « le courant ne s'établit pas instantanément lorsqu'on branche une bobine aux bornes d'une pile ; le changement positif du courant est freiné par la tension auto-induite. De même, lorsqu'on coupe le circuit, le courant diminue progressivement. » ⇒ « ce processus retarde l'augmentation ET la diminution de tout courant dans une bobine ».
🎙️ ORAL (séance 16)
« Certains adaptateurs de chargeurs ont une petite LED. Vous avez déjà remarqué, j'imagine, que quand vous les débranchez, la LED reste allumée un court moment. C'est exactement ça : à l'intérieur de l'adaptateur, il y a des composants équivalents à une bobine, et quand on débranche, à cause de la loi de Lenz et de l'inductance, le courant persiste un court moment. »
⚠️ PIÈGE
Confondre induction (un champ extérieur variable crée une tension) et auto-induction (le champ que la bobine crée elle-même). Ce sont deux mots différents pour deux situations différentes, et le chapitre ne parle d'auto-induction qu'à partir de la d.23.
📝 TOMBE EN QCM
L'auto-induction est ce qui rend le circuit RL intéressant (d.27) et c'est la moitié de la série 14 Q7 (items A et B). Question type : « le courant atteint instantanément V/R » ⇒ FAUX.
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Le SENS de l'auto-induction : opposé quand I monte, MÊME SENS quand I descend

~8 min
📊 DIAPOS d.24
Courant entrant par la borne A, sortant par B. Quand I AUGMENTE : le flux augmente ⇒ « le courant auto-induit I_I circule de B à A et s'oppose à l'augmentation de I » ⇒ dΦ/dt > 0 et V_A > V_B (chute de potentiel). Quand I DIMINUE : le flux diminue ⇒ « le courant auto-induit circule de A à B et s'oppose à la diminution de I » ⇒ dΦ/dt < 0 et V_B > V_A (augmentation de potentiel).
🎙️ ORAL (séance 16)
« Dans ce cas, nous diminuons le courant externe, donc nous disons à notre alimentation : de dix ampères à zéro ampère. Quelle est la réaction de la bobine ? Le flux diminue, et la bobine s'oppose à ce changement avec un courant induit que vous voyez aller DANS LE MÊME SENS que le courant externe. »
⚠️ PIÈGE
LE piège de la notion : « le courant induit est toujours opposé au courant ». FAUX — il s'oppose à la VARIATION. Quand I diminue, le courant induit va dans le même sens que I, pour le maintenir. C'est exactement Lenz (d.12-13) : repousser quand ça monte, retenir quand ça descend.
📝 TOMBE EN QCM
La série 14 Q7B teste précisément la formulation correcte : « V_L = −L dI/dt : elle s'oppose donc à la variation du courant » ⇒ VRAI. Toute formulation qui dit « s'oppose au courant » est fausse.
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⭐⭐ L = NΦ/I en HENRY, et L = µ₀N²A/ℓ pour le solénoïde creux

~9 min
📊 DIAPOS d.25
« Le flux à travers une seule spire est proportionnel au courant ; le flux total étant NΦ_M : » NΦ_M = L I ⇒ L = NΦ_M/I — au formulaire. « L'unité SI de l'inductance est le HENRY [H]. » « L dépend de la taille, de la forme de la bobine et du matériau qu'elle contient. » Pour un solénoïde vide de longueur ℓ et de section A, en partant de B_z ≈ µ₀(N/ℓ)I : L = NBA/I ⇒ L = µ₀ N² A / ℓ — au formulaire.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Donc l'important est que l'inductance de notre solénoïde est proportionnelle au CARRÉ du nombre de spires. Donc elle augmente avec le carré du nombre de spires. »
⚠️ PIÈGE
Oublier le carré de N — l'erreur qui donne le distracteur B de la série 14 Q8 (0,0197 mH au lieu de 197 mH, soit 10⁴ fois trop petit). Deuxième piège : l'unité. Le Henry, pas le T·m² (option C) ; et les options A (197,2 mH) et D (197,2 H) portent exactement le même chiffre.
📝 TOMBE EN QCM
Série 14 Q8 : N = 10⁴, R = 1 cm, ℓ = 20 cm ⇒ A = πR² = 3,14·10⁻⁴ m² ⇒ L = 197 mH (clé A). Réflexe : lire l'unité AVANT de cocher — trois des cinq options ne diffèrent que par elle.
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⭐⭐ V_L = −L dI/dt : ce n'est pas I qui compte, c'est dI/dt

~8 min
📊 DIAPOS d.26
« La loi de Faraday appliquée à l'auto-induction donne V_L = −N dΦ_M/dt = −d(LI)/dt ; si L est constante : » V_L = − L dI/dt — au formulaire. « La tension auto-induite instantanée est proportionnelle au taux de variation du courant dans la bobine. Le sens positif est celui de I. » DÉFINITION DU HENRY : « une inductance de 1 H produit une tension auto-induite de 1 V lorsque le courant varie avec un taux de 1 A/s. »
🎙️ ORAL (séance 16)
« Juste pour vous donner les ordres de grandeur : une inductance de 1 henry, si une variation du courant de 1 ampère par seconde produit une tension de 1 volt. »
⚠️ PIÈGE
Confondre V_L avec une chute ohmique. Un courant énorme mais CONSTANT ne produit AUCUNE tension auto-induite ; un courant minuscule qui varie très vite en produit une grande. C'est l'inverse de la loi d'Ohm, où seul I compte.
📝 TOMBE EN QCM
C'est la formule qui explique tout le reste de la notion : le retard du circuit RL (d.27, parce que dI/dt est freiné) et le filtre passe-bas (d.28, parce que plus f est grande, plus dI/dt est grand). Structure jumelle du condensateur du Ch14 : là I = C dV/dt, ici V = −L dI/dt — les rôles de V et I sont échangés.
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⭐⭐ Le circuit RL : τ = L/R — et le PIÈGE par rapport au RC

~10 min
📊 DIAPOS d.27
« Un circuit RL consiste en une inductance L et une résistance R en série. » Loi des mailles : V − L dI/dt − R I = 0 ⇒ « en intégrant, on trouve une dépendance semblable à celle de V(t) pour un condensateur » : I(t) = (V/R)(1 − e^(−t/τ)) avec τ = L/R — au formulaire. « Le courant atteint sa valeur d'équilibre V/R exponentiellement. » Repères identiques au RC : 63 % à 1τ · 86 % à 2τ · 95 % à 3τ.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Le fait d'avoir une inductance dans le circuit signifie que la variation du courant est ralentie. […] C'est un peu la même chose que ce que nous avons vu pour la charge d'un condensateur : c'est le même type d'équation et donc le même type de comportement. »
⚠️ PIÈGE
LE PIÈGE DU CHAPITRE : pour le RC (Ch14), τ = RC ⇒ augmenter R RALENTIT. Pour le RL, τ = L/R ⇒ augmenter R ACCÉLÈRE. Le R change de côté de la fraction. Moyen mnémotechnique : dans un RL, c'est la bobine qui freine ; plus R est grande, plus elle « écrase » la bobine, donc plus vite le régime s'établit.
📝 TOMBE EN QCM
Série 14 Q7D est exactement ce piège : « si l'on augmente R, τ augmente » ⇒ FAUX. Et Q7C : « à t = τ, I ≈ 0,63 V/R » ⇒ VRAI. Les repères 63/86/95 % du Ch14 se réutilisent tels quels.
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Les filtres : SELF = passe-bas (R/L) · CONDENSATEUR = passe-haut (1/RC)

~9 min
📊 DIAPOS d.28-29
LA SELF : « une inductance s'oppose à un courant alternatif mais laisse passer sans entrave un courant continu ; cette impédance inductive augmente avec la fréquence et avec L » — « en contraste avec la résistance ohmique, indépendante de la fréquence ». ⇒ FILTRE PASSE-BAS, f_c = 1/τ = R/L — au formulaire ⇒ le woofer. LE CONDENSATEUR : « comportement opposé » ⇒ FILTRE PASSE-HAUT, f_c = 1/τ = 1/RC — PAS au formulaire ⇒ le tweeter.
🎙️ ORAL (séance 16)
« Si nous voulons faire un woofer qui met en valeur les basses, nous mettons une inductance à l'entrée. […] Le condensateur se comporte à l'opposé : si une inductance filtre les hautes fréquences et ne laisse passer que les basses, le condensateur fait l'inverse. »
⚠️ PIÈGE
Inverser les deux filtres. Mnémotechnique : la bobine FREINE CE QUI CHANGE VITE (donc coupe l'aigu) ; le condensateur SE REMPLIT QUAND ON LUI LAISSE LE TEMPS (donc coupe le grave). Autre piège : seule la f_c de la self est au formulaire ; celle du condensateur se reconstruit depuis τ = RC (Ch14).
📝 TOMBE EN QCM
La d.30 ferme le chapitre : la série 14 (8 QCM + 2 approfondissements, qui « font toutefois partie du champ de l'examen ») et le transformateur (Q10) dont la relation U₂/U₁ = N₂/N₁ n'est pas au formulaire mais se redémontre en trois lignes depuis Faraday. Prochain chapitre : Ch17, l'IRM, avec l'intervention du Pr Jean-Paul Vallée — « allez revoir les ROTATIONS ».

📝 La série 14 « Magnétisme II » résolue (10/10 ✓ officiel + Python)

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Q1 (K′) — Flux d'une spire qui tourne · clé V V V F.

Un tour en 4 s ⇒ 1 s = 90°. A VRAI : t = 0 ⇒ Φ = BA cos 0 = BA > 0. B VRAI : t = 1 s ⇒ 90° ⇒ Φ = 0. C VRAI : t = 2 s ⇒ 180° ⇒ Φ = −BA < 0. D FAUX : « le flux diminue d'une valeur positive à t = 0 à une valeur négative à t = 2 s, donc ΔΦ/Δt < 0 et la tension est positive entre 0 et 2 s » ; elle n'est nulle qu'aux instants t = 0 et t = 2 s. Φ extrémal ⇔ V nulle : c'est le déphasage de 90° entre cos et sin.
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Q2 (A) — Loi de Lenz · clé D (sens HORAIRE).

① ‖B(t)‖ < ‖B(t+dt)‖ ⇒ le flux augmente (donc A est faux). ② « pour compenser cette augmentation, le champ induit B_i doit avoir une direction opposée à B ». ③ « pour que cela se produise, le courant induit doit circuler dans le sens horaire ». B FAUX : l'antihoraire renforcerait le flux (mouvement perpétuel). C FAUX : le sens est parfaitement déterminé — c'est toute la portée de Lenz. E FAUX : si B diminuait, le courant s'inverserait.
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Q3 (A) — Puissance dissipée · clé C (1,4 T/s).

Faraday ⇒ |V| = N·A·|dB/dt| ; Joule ⇒ P = V²/R ⇒ |dB/dt| = √(PR)/(NA). Avec r = 0,10 m (le diamètre vaut 20 cm) : A = 3,14·10⁻² m², √(2×40) = 8,94, NA = 6,28 ⇒ 1,42 T/s. Contrôle : V = 8,94 V ⇒ P = 8,94²/40 = 2,0 W ✔. Prendre le diamètre dans A = πr² multiplie A par 4 et divise dB/dt par 4 (0,356 T/s) ; oublier N donne 285 T/s.
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Q4 (K′) — Induction par le mouvement · clé F F V V.

A FAUX : F⃗ = qv⃗ × B⃗ est perpendiculaire au champ (produit vectoriel). B FAUX : « v⃗ × B⃗ est dirigé vers le bas ; les électrons ont une charge négative, donc la force sur eux est dirigée vers le haut ». C VRAI : V = vBl = 1 × 0,5 × 0,05 = 25 mV. D VRAI : équilibre qE = qvB ⇒ E = vB = 0,5 N/C (rappel du corrigé : [T] = [N][s]/([C][m])).
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Q5 (K′) — Générateur alternatif · clé V V F F.

A VRAI : V_max = N(2πf)BA = 8 × 2π × 60 × 0,50 × 0,09 = 136 V. B VRAI : V_max ∝ ω, donc ∝ à la vitesse de rotation. C FAUX : « la résistance du fil n'influence pas le flux, donc pas la tension induite » — les quatre leviers sont N, B, A, ω. D FAUX : I = V/R = 136/12 = 11,3 A ; 1632 A = 136 × 12, on a multiplié au lieu de diviser.
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Q6 (K′) — Tension alternative · clé V F V F.

Φ = BA cos(ωt) ⇒ V = −N dΦ/dt = +ωNAB sin(ωt). A VRAI : f = ω/2π = π/2π = 0,5 Hz. B FAUX : « Φ varie comme cos et V comme sin : les fonctions cos et sin n'oscillent pas en phase » (déphasage 90°). C VRAI : même fréquence f = ω/2π. D FAUX : « si ω double, l'amplitude ET la fréquence doublent » — la tension n'est pas « identique ».
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Q7 (K′) — Circuit RL · clé F V V F.

A FAUX : « le courant dans une inductance ne peut pas changer instantanément ». B VRAI : V_L = −L dI/dt, le signe − (Lenz) signifie opposition à la variation. C VRAI : I(τ) = (1 − e⁻¹)V/R ≈ 0,63 V/R. D FAUX : « comme τ = L/R, si R augmente, τ DIMINUE » — l'inverse du circuit RC, où τ = RC.
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Q8 (A) — Coefficient d'auto-induction · clé A (197,2 mH).

L = NΦ/I avec Φ = B_i·S, B_i = µ₀(N/l)I et S = πR² ⇒ L = µ₀N²πR²/l = 4π·10⁻⁷ × 10⁸ × π(0,01)²/0,20 = 0,1974 H = 197,4 mH. B : le carré de N oublié. C : bon chiffre, unité d'un flux. D et E : facteur 1000. A et D portent le même chiffre : seule l'unité les sépare. ⚠️ Écart : le corrigé écrit 197,2 mH (arrondi) et note « Φ = B_i N S », ce qui est le flux total.
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Q9 (approfondissement, A) — Conducteur cylindrique.

a) Ampère à l'intérieur : I_enc = I·r²/R² ⇒ B(r) = µ₀I r/(2πR²) ⇒ B(R/2) = µ₀I/(4πR) = 1,0·10⁻⁵ T. b) à l'extérieur B = µ₀I/(2πx) ⇒ x = 4 cm = 2R — ⚠️ ÉCART DÉCLARÉ : l'énoncé demande la distance « de la surface », qui vaudrait x − R = 2 cm ; le corrigé donne la distance à l'axe. Suivre le corrigé à l'examen. c) le flux à travers la moitié droite vaut ∫₀ᴿ B(r)h dr = µ₀Ih/4π = 2,0·10⁻⁷ Wb, et la moitié gauche donne la même valeur de sens opposé ⇒ Φ_total = 0 Wb. ⚠️ Le corrigé numérote les items B, C, D là où l'énoncé les numérote A, B, C.
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Q10 (approfondissement, A) — Transformateur.

a) U₁ = −N₁ dϕ/dt · b) U₂ = −N₂ dϕ/dt · c) « comme le noyau de fer emprisonne parfaitement le flux, ϕ₁ = ϕ₂ = ϕ » ⇒ en divisant, dϕ/dt disparaît ⇒ U₂/U₁ = N₂/N₁. d) N₂ = 5000 × 220/100000 = 11 spires. Le rapport inversé donne 2,3·10⁶ spires. Contrôle de bon sens : on abaisse la tension, donc N₂ ≪ N₁. ⚠️ La relation du transformateur n'est pas au formulaire ; et « tous les signaux doivent dépendre du temps » — un transformateur ne fait rien en continu.

📜 Les 6 annales du chapitre, et comment il tombe vraiment

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Le Ch16 est le chapitre le plus chargé du bloc électricité : 6 annales.

Trois lui sont propres — SFO 2021 Q28 (les deux anneaux et l'interrupteur), SFO 2023-24 Q11 (l'anneau qui descend vers un aimant), SFO 2011 module A Q50 (la spire qui entre dans un champ). Trois sont partagées avec le Ch15 — SFO 2021 Q32 et Q35 (la force magnétique ne travaille jamais), SFO 2024-25 Q6 (le moment magnétique du cœur).
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La conclusion stratégique, en une ligne : la MOITIÉ des annales propres au Ch16 est du pur LENZ.

2021 Q28, 2023-24 Q11 et 2011 Q50 ne demandent aucun calcul : elles demandent de savoir ① si le flux augmente ou diminue ② ce que le circuit fait pour s'y opposer. Et la loi de Lenz n'est pas au formulaire. C'est le meilleur rapport temps investi / points gagnés de tout le semestre.
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SFO 2021 Q28 (K′, clé V V F F)

— le montage de la d.5 mot pour mot. A vrai : pas de courant dans le primaire ⇒ rien dans le secondaire. B vrai : à la fermeture, le flux passe de 0 à B ⇒ courant induit. C faux : longtemps après, le flux est constant ⇒ rien. D faux : à l'ouverture, le flux décroît ⇒ courant de sens opposé. ⚠️ Schéma perdu (le sens de la flèche orange n'est pas vérifiable) ; la clé est celle du retranscrit.
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SFO 2023-24 Q11 (A, clé B)

— l'anneau qui s'approche du pôle Sud. « Le courant induit s'oppose à la descente de l'anneau » ⇒ VRAI. A et D disent la même chose (« le flux diminue ») et sont tous deux faux : en s'approchant, |Φ| augmente. Stratégie d'examen : quand deux options d'un QCM type A disent la même chose, elles sont toutes deux fausses. ⚠️ Schéma perdu.
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SFO 2011 module A Q50 (A)

— la spire qui entre dans le champ, A⃗ ∥ B⃗. La surface immergée croît linéairement ⇒ dΦ/dt = B·ℓ·v constante pendant l'entrée, puis NULLE une fois la spire entièrement dans le champ. C'est la d.8 (« faire varier A à champ constant ») et le même résultat que la tige de la d.15, vu du côté du flux. ⚠️ Valeurs numériques perdues.
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Ce que les annales NE demandent PAS

: aucune n'exige de calculer une inductance, ni un circuit RL, ni une fréquence de coupure — alors que ce sont les formules les mieux servies par le formulaire. Le formulaire couvre ce qui ne tombe pas ; ce qui tombe (Lenz) n'y est pas. Conclusion : ne pas passer trois heures sur L = µ₀N²A/ℓ (une formule qu'on lit), mais savoir dire en dix secondes dans quel sens tourne un courant induit.
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Les valeurs par-cœur payantes du chapitre

(tout le reste est au formulaire) : 1 Wb = 1 T·m² (et 1 Wb/m² = 1 T) · la loi de Lenz et le raisonnement en trois temps · f_c = 1/RC pour le condensateur (celle de la self, R/L, est donnée) · U₂/U₁ = N₂/N₁ pour le transformateur · les repères 63 / 86 / 95 % à 1τ, 2τ, 3τ · le secteur 50 Hz Europe / 60 Hz USA · et le fait que W = ½LI² et u_B = B²/2µ₀ sont au formulaire mais absents du cours.

✅ Critères de verrouillage

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Le chapitre est verrouillé quand :

① les 30 micro-notions sont ✅ ② tu récites, sans regarder, Φ = BA cos θ, V = −N dΦ/dt, V = vBl, V = NBAω sin ωt, L = µ₀N²A/ℓ, V_L = −L dI/dt, τ = L/R et les deux fréquences de coupure ③ tu donnes le sens du courant induit sur n'importe quelle figure en moins de dix secondes, par le raisonnement en trois temps ④ l'examen v2 ≥ 80 % ⑤ 2 rappels libres ≥ 85 % sur deux jours différents (page blanche ou carte mentale) ⑥ la série 14 refaite sans aide, y compris Q9 et Q10.
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Les cinq phrases à savoir dire de mémoire :

① « un champ magnétique constant ne produit aucun courant : magnétisme et électricité sont liés par le mouvement et le changement » ② « le flux à travers une surface fermée est toujours nul, mais la spire délimite une surface ouverte » ③ « le courant induit s'oppose au changement qui en est la cause — approcher : la bobine repousse ; éloigner : elle retient » ④ « la tension auto-induite s'oppose à la variation du courant, pas au courant » ⑤ « pour le RC τ = RC, pour le RL τ = L/R : le R change de côté ».
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Le plan de travail :

J0 = Diapos 2.0 en entier + série 14 sans regarder · J+1 = examen v2 + Anki · J+2 = page blanche ou carte mentale + Anki · J+4 = tirage v3 (20 questions) · J+7 = 2ᵉ rappel libre + examen v2 refait · J+14 = tirage v3 + Anki · puis examen entrelacé avec les Ch1-15.