Un frein magnétique

Un disque de cuivre ou de laiton est astreint à osciller dans son plan. Dès qu’on approche de lui un puissant aimant, les oscillations sont freinées. Est-ce parce que l’aimant attire le disque ? Non, car le cuivre n’est pas magnétique. Les courants de Foucault, peut-être ?

Fiche d’accompagnement de l’expérience: 

Matériel
  • une potence

  • des rubans de papier isolant

  • un disque de cuivre

  • des aimants puissants au néodyme

Montage et réalisation

Suspendre à une potence un disque de cuivre à l’aide de deux rubans de papier isolant.

Ecarter ce pendule de sa position d’équilibre et laisser osciller le disque dans son plan.

Compter le nombre d’oscillations du pendule jusqu’à ce qu’il s’immobilise (amortissement dû à la résistance de l’air et aux frottements des rubans de papier).

Puis approcher le pôle d’un puissant aimant au néodyme.

Constater que les oscillations du disque s’amortissent rapidement, comme si le disque était freiné par l’aimant.

Explications

Le flux magnétique qui traverse le disque varie lorsque celui-ci se rapproche ou s’éloigne de l’aimant.

Cette variation de flux magnétique entraîne l’apparition d’une tension induite dans le disque et y provoque le passage d’un courant, car le cuivre est un matériau conducteur.

Ce courant induit crée à son tour un champ magnétique qui, selon la loi de Lenz (l’induction produit des effets qui s’opposent aux causes qui lui ont donné naissance) , s’oppose à la cause qui lui a donné naissance, à savoir la variation de flux.

Lorsque l’anneau se rapproche de l’aimant, le champ magnétique induit est de sens tel qu’il repousse l’anneau : création d’un pôle Nord dans le disque qui est repoussé en partie par l’aimant présentant son pôle Nord)

Lorsque l’anneau s’éloigne de l’aimant, le champ magnétique induit est de sens tel qu’il « retient » l’anneau :création d’un pôle Sud dans le disque qui est attiré par l’aimant présentant son pôle Nord)

Dans chaque cas de figure les forces magnétiques induites s’opposent au mouvement du disque et le freinent : le disque s’immobilise plus vite en présence de l’aimant car il est davantage amorti.

Remarques

Il faut un minimum d’adresse pour approcher l’aimant du disque sans le toucher pendant qu’il oscille, mais au bout de 3 à 4 oscillations on devrait trouver le bon rythme et y arriver

Le nombre d’oscillations avant l’immobilisation diminue nettement en présence de l’aimant . Cette variation est encore plus nette si une deuxième personne freine le pendule au moyen d’un aimant du côté de l’autre point de rebroussement.

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