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Aimants : question de frein



  1. #1
    L'Hérétique

    Aimants : question de frein


    ------

    Salut,
    Supposons un disque métalique en cuivre animé d'une rotation, ce disque est placé dans un plan horizontal et son axe fixé par un ensemble composé de paliers magnétiques ( de façon à minimiser au maximum les pertes par frottements) situés à distance suffisante pour que leur influence sur la rotation du disque soit négligeable .
    Ce disque possède une énergie cinétique dont la valeur est donnée en gros, par sa masse et sa vitesse de rotation.

    On approche un aimant permanent fixé sur un bras lui-même fixé sur un axe palallèle à celui du disque, de façon à ce que cet aimant se retrouve positionné au dessus du disque mais sans le toucher.
    Le disque en cuivre ralentit.
    Question : d'où vient l'énergie qui provoque ce ralentissement?
    Comme on a dit précédament sur ce forum qu'un aimant permanent ne possédait qu'une énergie potentielle, comme un poids suspendu à un fil, je me pose des questions...


    A+

    -----

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  3. #2
    Rodeon

    Re : Aimants : question de frein

    Le ralentissement du disque est du à l'apparition de courants de Foucault qui sont induits par l'aiamant dans le disque en rotation. Ce principe de freinage électromagnétique est utilisé sur certains camions.
    Pour en savoir plus, regardes à courant de Foucault ou à freins électromagnétiques sur google.
    A+
    "Le monde apparaît tellement différent quand on sait!" (R. Feynman)

  4. #3
    deep_turtle

    Re : Aimants : question de frein

    d'où vient l'énergie qui provoque ce ralentissement?
    La question serait d'ailleurs plutôt "où va cette énergie ?" puisqu'elle est perdue par le disque... Sur les camions une partie est récupérée comme énergie électrique il me semble, et le reste est perdu sous forme de chaleur, par dissipation des courants de Foucault qu'évoque Rodéon.

  5. #4
    patrick999

    Re : Aimants : question de frein

    Pour poursuivre la discussion, il y a courants de Foucault à cause de de la force de Lorentz (s'applique si de la matière chargée se déplace dans une zone de l'espace où existe un champ B) qui déplacent les charges mobiles (électrons) du disque métallique (par rapport à un point fixe de celui-ci). Cette force de Lorentz s'applique aussi sur les charges positives mais est ici sans effet sur les noyaux des atomes de cuivre (attachés à la structure cristalline du cuivre). Pour que cette force de Lorentz conduise à un courant dans le disque il ne faut pas que le champ créé par l'aimant soit uniforme à l'endroit du disque ni ne présente la symétrie de l'objet en rotation.

    Comme il y a des courants de Foucault alors en présence du champ B créé par l'aimant s'appliquent sur le disque un ensemble de forces appelées forces de Laplace dont le moment résultant /axe de rotation s'oppose au mouvement initial du disque. Important, le freinage par courant de Foucault n'est vraiment efficace qu'aux fortes vitesses de rotation (produit vectoriel Vlinéaire x B) car pour arrêter le disque ça ne marche pas il faut compléter par un aute système comme par exemple un freinage par frottement.

    Pour revenir à l'énergie si seule le freinage par induction est utilisé l'énergie cinétique est dissipée par effet Joule dans le disque. Bien sûr on peut aussi équiper l'axe d'un système mécanique inertiel pour récupérer l'énergie plus efficacement car l'échauffement de la roue ne permet pas grande récupération. En espérant que ça aide.

  6. #5
    L'Hérétique

    Re : Aimants : question de frein

    Citation Envoyé par patrick999
    Pour que cette force de Lorentz conduise à un courant dans le disque il ne faut pas que le champ créé par l'aimant soit uniforme à l'endroit du disque ni ne présente la symétrie de l'objet en rotation.
    Salut,
    D'abord merci pour ces explications

    Peux-tu être un peu plus clair pour ce qui est cité ?
    Veux-tu dire par là que par exemple, si on place un aimant en forme de disque identique en diamètre au disque de cuivre et parallèle à celui-ci, aucun freinage ne sera observé?
    A+

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    patrick999

    Re : Aimants : question de frein

    Désolé, en la relisant, je me suis aperçu que je me suis en partie fourvoyé dans ma réponse. Il y a un courant induit (donc possibilité de freinage) si le long d'un contour fermé (appartenant au disque) la circulation du champ électromoteur Em est non nulle.

    Dans le cas d'un disque en rotation, contrairement à ce que j'écrivais la circulation sur un cercle (de centre = centre O du disque) n'est pas nulle si le disque est placé dans un champ uniforme (ou ayant la symétrie du problème). En effet, la vitesse vectorielle du disque en un point M est opposée à celle en un point symétrique M' par rapport au centre du disque. Donc le long d'un cercle passant par M et M' la circulation de Em est non nulle, et donc il y a courant. Mon raissonnement initial serait bon si l'objet qui se déplace ne se déplaçait qu'en translation, alors si placé dans un champ magnétique uniforme et stationnaire il n'y aurait pas de freinage magnétique.

    Le fait de savoir si il y a ou pas courant induit est essentiel car sans courant induit il n'y a pas de force de Laplace et donc pas de freinage.

    rappel:
    En régime d'induction de Lorentz, le champ électromoteur Em vaut
    VxB (ou X est le produit vectoriel) avec V vitesse et B champ magnétique au point considéré.

    Je crains d'avoir écrit une réponse confuse mais j'ai peu de temps. Si je ne suis pas clair je reverrai ça plus tard, manquant de temps aujourd'hui. Bien sûr si d'autres pensent que je me trompe n'hésitez pas à l'écrire, j'ai répondu un peu vite.

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