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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 !

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 Testa (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)

B = B0 × µr


Induction de la bobine avec noyau B = Induction dans le vide ou air B0 × Perméabilité relative du noyau µr




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Cycle d'hystérésis d'un fer doux


1
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Hystérésis fer 1
Toute 1° utilisation : aucune intensité dans la bobine, aucun champ dans la noyau ferreux.
Hystérésis fer 2
L'induction est proportionnelle à l'intensité au début, avant la saturationLa saturation magnétique intervient quand la majorité des particules de fer sont orientées
Hystérésis fer 3
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..
Hystérésis fer 4
Le courant offre la même amplitude en inverse, la symétrie du champ est assurée.
Hystérésis fer 5/6
Là aussi intensité et champ magnétiques sont nuls, même remarques qu'en écran 3.
Hystérésis fer 6/6
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...




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Cycle d'hystérésis d'un acier


1
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6

hystérésis acier 1/6
Toute 1° utilisation : aucune intensité dans la bobine, aucun champ dans la noyau d'acier.
hystérésis acier 2/6
L'induction est proportionnelle à l'intensité au début, avant la saturationLa saturation magnétique intervient quand la majorité des particules sont orientées
hystérésis acier 3/6
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
.
hystérésis acier 4/6
Le courant offre la même amplitude en inverse, la symétrie du champ est assurée.
hystérésis acier 5/6
Là aussi l'intensité est nulle mais un champ est conservé, même remarques qu'en écran 3.
hystérésis acier 6/6
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...




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Le flux en Weber

Flux magnétique
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)




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Vrai ou faux ? ...


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12345C

Crée le 18 / 03 / 2017, der. màj le 30 / 06 / 2018 par : Guillaume (Guillaume DUPAS)
Contributeur Guillaume DUPAS Gu5835e07c1389f
Cours vu 4731 fois
Difficulté : ★★★☆☆
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