Bobine et barreau

[EspritTordu]

Bonjour,


Comment calculer la force que subit un barreau métallique (ou un aimant) dans une bobine électrique avec un courant I ?

Merci d'avance.
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[Duke Alchemist]

Bonjour.

De mon côté, j'utiliserais bien la force de Laplace F=BIl...
avec B intensité du champ magnétique, I l'intensité du courant électrique et l la longueur du fil "parcouru par I"
Maintenant, comme il n'y a pas beaucoup de données, je ne peux rien t'affirmer !...

Duke.

[EspritTordu]

Excusez-moi d'avoir été avare en données ;
Ma question renferme en fait plusieurs interrogations sur l'application directe des lois de l'électromagnétisme.

1 -Comment évaluer la force de répulsion exercée par deux aimants permanents de même force dont les pôles identiques se font faces ?

2 - Comment mesurer la force exercée sur un barreau métallique non
aimanté d'une masse m plaçée dans une bobine dont on connait seulement le nombre de spire N et le courant I qui la traverse? On ignore si les spires sont jointives ou bien superposées.

3 - Que se passera-t-il si au lieu du barreau métallique dans le cas précédent, on le remplace par un barreau aimantée identique exerçant une force F mais plaçée de façon que le pôle Nord de l'aimant soit en face du pôle Nord de la bobine ? Changera-t-il de polarité si le champ B de la bobine est plus fort que celui de l'aimant?

Voilà plusieurs points dont je voudrais définitivement éclaircir, alors si quelqu'un peut m'aider, merci d'avance !

[invite687e0d2b]

pour la 1
je pense que la force de répulsion dépend de l'intesité des deux champs magnétiques et de la distance qui les sépare

[A voir en vidéo sur Futura]

[EspritTordu]

[QUOTE]De mon côté, j'utiliserais bien la force de Laplace F=BIl...[QUOTE]

Comment déterminer B s'il vous plaît avec I, R le rayon de la bobine ?

[Nekama]

Bonjour,

1.

Pour un calcul rigoureux, il faut utiliser un logiciel de simulation de champ et partir de celui-ci calculer l'énergie accumulée dans le champ magnétique du système pour différentes position relatives des 2 aimants.

tu auras F(x) = - d(U)/dx = -d(1/2 H.B)/dx


En première approximation, tu pourrais modéliser tes 2 aimants une spire parcourue par un courant qui produit le même B que ton aimant.

Partant de là, tu pourrais calculer la force exercée entre le champ magnétique de l'aimant 1 et les spires de l'aimant 2.

Attention que comme tu cherches la force attractive, il faut prendre la composante du champ généré par l'aimant 1 perpendiculaire à l'axe de symétrie de l'aimant (ou la spire) 2.

B = mu.n.i n'est pas d'applicaiton ici car on est en dehors de la zone où on calcule B de manière agréable. A nouveau, seul un logiciel de simulation de champ peut te donner la valeur de B1 au niveau de la spire2.

2.

si le courant est DC et que le barreau ne bouge pas, elle est nulle une fois le courant établi...

sinon, tu peux le calculer par le même principe que 1 mais ton logiciel doit être costaud car il doit tenir compte des courants de Foucault induit dans ta barre métallique (peut être négligeables suivant le cas).

3.

un aimant permanent ne change pas de polarité facilement.
il faut le chauffer ou vraiment appliquer des champs énormes pour le faire changer de polarité. Je n'ai pas d'ordres de grandeur à te donner.

[EspritTordu]

En première approximation, tu pourrais modéliser tes 2 aimants une spire parcourue par un courant qui produit le même B que ton aimant

Si je ne connais pas le champ magnétique de mon aimant... En effet, en grande surface, certains aimants ne sont pas vendus selon leur champ magnétique, mais selon leur force :existe-t-il un moyen de déterminer le champ magnétique, en connaissant que sa force et ses dimensions?

B = mu.n.i n'est pas d'applicaiton ici car on est en dehors de la zone où on calcule B de manière agréable.

Pourriez-vous développez s'il vous plaît?

si le courant est DC et que le barreau ne bouge pas, elle est nulle une fois le courant établi...

Si on a du courant continu, on a un champ magnétique qui ne serait pas répulsif(ou attratif) pour un barreau métallique ? et pour un aimant ?

[Nekama]

Salut, il y a peut être quelques malentendus...

1. on vend les aimants en fonctions de leur "force" la force entre quoi et quoi ? Si j'approche une feuille d'un aimant je ne ressent rien. Aurais-tu des précisions ?

2. B = mu.n.i est la formule qui donne le B au milieu d'un solénoide infini. A l'extrémité, c'est déjà moins et à l'extérieur en dehors des extrémités, ca chute très vite.

Quand tu as des aimants, chacun interagit avec le B de l'autre généré "loin" de ses extrémités. Il n'y a pas de formule simple le donnant.

Si on ne peut pas le calculer, il faut donc le simuler.

3. si tu mets une ferrite dans un bobine alimentée en DC, bien au mileu de la bobine, je pense qu'il n'y a pas de force nette entre la ferrite et la bobine.

tout est symétrique. pourquoi est-ce que cela partirait dans un sens plutôt que l'autre.

Maintenant, ce n'est pas une position stable, c'est exact. Je n'y avais pas pensé...

A ce moment, pour calculer la force résultante, je ne vois à nouveau pas d'autres solutions que de calculer* l'énergie potentielle stockée dans le système "ferrite bobine" pour chaque position x et de déduire la force via le principe F = - grad(U).
(calcul impossible à faire -> nécessité de le faire via des logicels de simulation de champs).

[Floris]

Bonsoir, au niveau mathématique pour calculer le cham d'un aiment je ne sais pas encore comment sa se passe mais toujours est t'il que je sais que la notion de moment s'impose. A partire du moment ou tu connais le moment magnétique de ton aimant, tu peut calculer le champ produit par celui ci.

Je suis très curieux d'en savoir plus. Merci aux spécialistes.
Flo

[EspritTordu]

tout est symétrique

...je ne suis pas ; qu'est-ce qui est symétrique?

A vrai dire a propos de la force indiquée sur les emballages de ces aimants, celle-ci n'est guère très explicite, alors je suppose que c'est la force nécessaire pour décoller deux aimants ferrites identiques.

le moment magnétique de ton aimant, tu peut calculer le champ produit par celui ci.

j'ai lu que mu, le moment magnétique, est égal à S*I, où I est l'intensité du courant d'une spire et S sa surface. Comment relier cela pour obtenir B ?

[Nekama]

...je ne suis pas ; qu'est-ce qui est symétrique?

si tu coupes la bobine (et le barreau à l'intérieur) pile poil au milieu, ce qui est a gauche est exactement ce qui est à droite.

j'ai lu que mu, le moment magnétique, est égal à S*I, où I est l'intensité du courant d'une spire et S sa surface. Comment relier cela pour obtenir B ?

En connaissant les dimensions de l'aimant et en utilisant un logiciel de simulation de champ magnétique...

NB: ceci n'est pas la réponse mais j'espère t'aidera à comprendre ce que je veux dire ??? http://www.sciences.fundp.ac.be/phys.../ch2/Ch2_3.htm

[Floris]

...je ne suis pas ; qu'est-ce qui est symétrique?

A vrai dire a propos de la force indiquée sur les emballages de ces aimants, celle-ci n'est guère très explicite, alors je suppose que c'est la force nécessaire pour décoller deux aimants ferrites identiques.



j'ai lu que mu, le moment magnétique, est égal à S*I, où I est l'intensité du courant d'une spire et S sa surface. Comment relier cela pour obtenir B ?

Bonjour as toi, alors bon je ne suis pas encore un expert mais il me tarde. En fait le moment s'exprime en Newton-mettres (Nm) la chose que tu me donne là ressemble plutôt à autre chose.

Le flux magnetique est une surface que multiplie un champ magnetique avec le petit cosinus qui décris l'angle entre la surface et le vecteur B donc sa donne: flux= SBcos (alpha) désolé je sais pas comme écrire le symbole pour le flux.

Si tu multiplie le flus par une intensité, sa te donne un travail W=ISBcos(alpha)

Donc, en fais si je saisit bien, on te donne une valeur, mu qui dois donc étre mu=W/Bcos(alpha)

je ne sais pas ce que tu en pense, ci cela aide. En tout cas, lorsque tu place ton aimant dans un champ magnetique, la froce entre les deux devrais donc s'exprimer par F=mu*Bcos(alpha)/l

avec l la distance qui sépare la source du champ et l'aimant, mais je ne suis pas certain car il se peut fortement que cette histoire de surface ma conduit en erreur. Donc ceci est peut étre un concentré de coneris, vu l'heur et la mauvaise jouré que j'ai eu. En tout cas, je souhaite apprendre des mes erreur, qu'on me dise ci cela est corecte ou complètement ridicule ce que je pense fortement.
Merci bien

[EspritTordu]

si tu coupes la bobine (et le barreau à l'intérieur) pile poil au milieu, ce qui est a gauche est exactement ce qui est à droite

Lapallisse n'aurait pas dit mieux !(sic "Un quart d'heure avant sa mort, il était encore en vie") ; Tout est symétrique sauf le champ qui lui est orienté, non? Celui-ci ne déstabilise-t-il pas l'aimant même si il est placé exactement au centre ?


Pour la source de mu=is :
http://www.educnet.education.fr/rnch...mat_magnet.htm

[Nekama]

Lapallisse n'aurait pas dit mieux !(sic "Un quart d'heure avant sa mort, il était encore en vie") ; Tout est symétrique sauf le champ qui lui est orienté, non? Celui-ci ne déstabilise-t-il pas l'aimant même si il est placé exactement au centre ?

oui, mais si tu pousses un peu le barreau à gauche, il part à gauche
et si tu pousses un peu le barreau à droite, il part à droite...

pile au centre, il ne bouge donc pas mais c'est un équlibre instable.

[EspritTordu]

Bonjour,

Voilà plus je fouille plus je demande quel est le sens de la force au centre d'une bobine : je croyais qu'elle était parallèle à l'axe de la bobine, et puis j'ai lu que le champ magnétique était quant à lui aussi parallèle à cet axe... problème, non? Si le champ à bien cette place, la force est perpendiculaire au plan par lequel passe l'axe de la bobine comme le définit la règle de la main droite ?

Est-ce juste, ou sinon où se trouve le vecteur force au centre, ou même à l'intérieur de la bobine ?

[Nekama]

Tu confonds la force exercée par un champ B sur un courant (loi de Laplace, règle de la main droite) avec la force exercée entre aimants (mêmes pôles se repoussent).

NB: je viens de réaliser que je m'étais complètement gourré dans le sens de la force exercée sur le barreau dans le solénoide !!!
Le sud repoussant le sud et le nord, le nord, la force à tendance à le repousser vers l'intérieur à chaque fois.

NB2: je sais que ce que j'ai expliqué ailleurs peut ne pas t'arranger pour le calcul de la force mais ce sont vraiment les seules solutions.

suggestion expérimentale

tu mets 2 aimants dans un tube vertical de manière à ce qu'ils se repoussent.

tu mesures la distance qui les sépare.

tu sais qu'à cette distance, la force qu'il compence est le poids de l'aimant du dessus : mo.g

tu peux donc en déduire la force répulsive entre eux car Frep = mo.g

tu rajoute alors de la masse (non magnétique, ex de l'aluminium) au dessus de l'aimant et tu continues les mesures

Frep2 = (mo + m1) g

etc

Tu peux aussi affiner la mesure en donnant un angle au tube mais atention aux frottements statiques...