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    Electromagnétisme

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    Electromagnétisme

    Message par Admin le Mer 28 Oct - 14:11

    Electromagnétisme


    La découverte d'Oersted

    En 1819 le savant danois Oersted découvrit qu'un conducteur parcouru par un courant électrique produisait un champ magnétique capable de faire dévier l'aiguille d'une boussole. Le champ magnétique est d'autant plus fort que l'intensité du courant est importante et le sens des lignes de forces (appelées aussi lignes de champ) dépend du sens du courant. L'induction magnétique B (en tesla T) est égale à :




    Où :
    µ0 est la perméabilité du vide = 4p.10-7
    I : intensité du courant en ampère
    d : distance entre le point considéré et le conducteur.
    1 T = 1 Wb/m²
    1 gauss = 1 maxwell / cm² = 10-
    4 teslas

    Induction magnétique dans une spire. Règle du tire-bouchon.

    Un conducteur en forme de boucle est appelé "spire". Le champ magnétique qui se forme autour du conducteur se trouve concentré à l'intérieur de la spire. Le sens du vecteur induction B est déterminé conventionnellement avec la règle dite du "tire-bouchon" ; en tournant le tire-bouchon dans le sens du courant parcourant la spire celui-ci se visse dans le sens de l'induction.
    L'induction dans la spire dépend du diamètre D de celle-ci et de l'intensité I du courant qui parcoure la spire.



    Induction magnétique dans un solénoïde
    Un solénoïde est un conducteur électrique enroulé en forme de ressort. On l'appelle communément "bobine". Voir électro-aimant et tension induite.
    Une bobine est constituée de spires trés proches les unes des autres. L'induction B à l'intérieur de la bobine est proportionnelle au nombre de spires mais inversement proportionnelle à la longueur de la bobine :

    où :
    N : nombre de spires
    lg : longueur de la bobine en m
    I : intensité du courant électrique en A

    Perméabilité magnétique
    La perméabilité magnétique est à l'induction ce que la conductibilité électrique est à la conduction. Elle dépend du matériau : le fer est bien connu pour être magnétique. Utilisé sous forme de noyau pour une bobine, il augmente fortement l'induction en concentrant les lignes de champ. La comparaison avec la conductibilité a ses limites : contrairement à un conducteur, un matériau magnétique se sature à partir d'un certain flux, µr dépend aussi de l'excitation magnétique.
    Sur la figure sont représentés :
    - une self avec noyau cylindrique.
    - une self avec circuit magnétique fermé canalisant totalement le champ magnétique.
    Un solénoide muni d'un noyau se comporte comme un aimant lorsqu'il est parcouru par un courant. C'est le principe des électro-aimants présents dans les relais.
    Le vide ou l'air ont une perméabilité magnétique
    µo qui sert de référence. La perméabilité relative µr des matériaux peut varier dans de grandes proportions en fonction des matériaux et de la forme du noyau. La formule de calcul de l'induction dans une bobine avec noyau est :



    Flux magnétique
    Lorsqu'un champ magnétique d'induction B (en teslas) traverse une surface S (en m²) avec un angle q , le flux en weber (Wb) est égal à :

    1 Wb = 10
    8 maxwells


    Excitation magnétique ou champ

    L'excitation magnétique H en un point de l'espace est :

    Pour un solénoïde (bobine longue) la formule précédente de l'induction B permet d'exprimer H :

    avec :
    H en ampére/mètre
    lg en mètre
    I en ampère

    Cycle d'hystérésis
    Lorsqu'un barreau de matériau magnétique est placé à l'intérieur d'une bobine, l'induction B n'est pas proportionnelle à l'excitation magnétique (champ) H. Si l'on part d'un barreau non aimanté la courbe de première aimantation ressemble à la courbe OAS en bleu sur la figure ci-jointe. En A commence la saturation : si le champ augmente l'induction B n'augmente plus que très faiblement.
    Si le champ diminue jusqu'à s'annuler, l'induction est conservée en partie : le barreau est aimanté. Pour H= 0 il reste une induction rémanente +Br. Pour annuler cette induction il est nécessaire d'inverser le champ magnétique jusqu'à la valeur -Hc appelé champ "coercitif".
    Si l'on diminue H jusqu'à la valeur -Hs, d'intensité égale à Hs puis que l'on ramène H à zéro l'induction B dans le barreau reste à -Br.
    Les pertes par hystérésis sont proportionnelle à la surface grisée sur la figure, elles dépendent du matériau utilisé. Les aimants permanents artificiels sont réalisés avec des matériaux à fort champ coercitif.

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