Induction, flux et hystérésis
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Les formules, l’hystérésis et le flux !
Les formules... Mais intuitives : rassurez-vous
Nous avons constaté que l'importance du champ magnétique et donc l'induction était proportionnelle à l'intensité du courant électrique ainsi qu'au nombreUn fil rectiligne est considéré comme 1 spire unique, le courant se rebouclant forcément quelque part, ne serait-ce qu'au niveau du générateur... de spires.
La longueur du solénoïde offre une influence inversement proportionnelle, nous l'avons abordé avec le coté jointif des spires. Enfin, la présence d'un noyau a aussi une influence... Voyons cela !
La longueur du solénoïde offre une influence inversement proportionnelle, nous l'avons abordé avec le coté jointif des spires. Enfin, la présence d'un noyau a aussi une influence... Voyons cela !
Induction dans le vide (≃ air) :
B0 = µ0 × N × I / lg
Induction dans le vide B0 = Perméabilité du vide µ0 × Nombre de spires N × Intensité I / longueur lg du solénoïde
B s'exprime en Tesla (T)
Avec un noyau :
Un noyau magnétique est fourni avec son µr qui est une valeur relative donc sans unité. Un noyau de forte perméabilité (fer doux ≃ 10000 ; Mu-métalLe Mu-métal est un alliage considéré comme le meilleur 'conducteur' magnétique (avec un concurrent : le permalloy), offrant la plus grande perméabilité, très utilisé comme écran de blindage contre les rayonnements électromagnétiques ≃ 150000)
Induction de la bobine avec noyau B = Induction dans le vide ou air B0 × Perméabilité relative du noyau µr
B = B0 × µr
Induction de la bobine avec noyau B = Induction dans le vide ou air B0 × Perméabilité relative du noyau µr
Cycle d'hystérésis d'un fer doux
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Toute 1° utilisation : aucune intensité dans la bobine, aucun champ dans la noyau ferreux.
L'induction est proportionnelle à l'intensité au début, avant la saturationLa saturation magnétique intervient quand la majorité des particules de fer sont orientées
L'intensité dans la bobine est nulle et le noyau ne conserve aucun champ magnétique rémanentSur le schéma nous avons laissé un très faible champ rémanent, comme dans la réalité. Le champ rémanent est dû au fait qu'une très faible partie des molécules conservent leur orientation : le moment magnétique..
Le courant offre la même amplitude en inverse, la symétrie du champ est assurée.
Là aussi intensité et champ magnétiques sont nuls, même remarques qu'en écran 3.
Voici le cycle d'hystérésis complet du fer doux, le 'S' est extrèmement étroit. Le fer doux est de fait totalement adapté pour la réalisation de tôles magnétiques dans les électroaimants, de moteurs, transformateurs...
Cycle d'hystérésis d'un acier
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Toute 1° utilisation : aucune intensité dans la bobine, aucun champ dans la noyau d'acier.
L'induction est proportionnelle à l'intensité au début, avant la saturationLa saturation magnétique intervient quand la majorité des particules sont orientées
L'intensité dans la bobine est nulle mais le noyau conserve un champ magnétique rémanent, comme un aimant permanent. C'est le cas pour les aciers dursDur ou dopé avec notamment du Cobalt...
On utilise cette particularité dans la réalisation d'aimants non naturels.
Le courant offre la même amplitude en inverse, la symétrie du champ est assurée.
Là aussi l'intensité est nulle mais un champ est conservé, même remarques qu'en écran 3.
Voici le cycle d'hystérésis complet de cet acier dur, plus le 'S' est large, plus ce matériaux conservera des propriétés magnétiques élevées. Il est de fait totalement inadapté à l'usage d'électraimants, de moteurs, transformateurs...
Le flux en Weber
Le flux Φ en WeberWilhelm Eduard Weber, physicien est le produit de l'induction B par la surface S réellement embrassée par le champ...
Hormis notre exemple parfaitLes plaques sont parallèles au champ dans l'illustration ci-dessus, il faut tenir compte des angles formés entre l'élément traversé (et donc soumis au flux) et le champ lui-même !
Nous simplifierons avec la formule liée à notre exemple :
Φ = B↗ × S↗
A retenir : Le flux est proportionnel à la surface embrassée par le champ, ainsi dans notre dessin, la plaque grise du haut étant plus grande, elle est soumise à un flux supérieur.
Le flux est essentiel car il permet de quantifier bien des phénomènes physiques
Il est proportionnel à l'induction B et à la surface S soumise à ce champ (lignes de force représentées)
Il est proportionnel à l'induction B et à la surface S soumise à ce champ (lignes de force représentées)
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Stage : INITELEC
