Explication d'un phénomène

[invitebf1b2f4b]

Bonsoir !

Je suis amené à expliquer en physique un phénomène. La matière concerne les variations du flux magnétiques provoquant des courants induits.

On place un anneau de cuivre sur une bobine (apparemment, j'ai malheureusement pas les détails exact de l'expérience), bobine de 300spires
La tension est de 110v.

Observation : quand on allume le système, l'anneau est éjecté à 20cm environ de hauteur, puis lorsqu'il retombe sur la bobine il y reste en léviation. On constate par ailleurs que l'anneau chauffe fortement durant tout ce processus. Le courant qui parcourt la bobine est altrnatif

Pourriez vous m'aider ? J'ai émis qu'il devait y avoir un courant induit se créant dans l'anneau lorsque qu'on allume la bobine (raison du chauffement), je n'explique pas vraiment l'éjection très violente de l'anneau et sutout la raison pour laquelle il reste en lévitation en retombant...
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[monnoliv]

Ce n'est pas une question simple.

Je distingue deux cas:
1. Le transitoire: On met la tension sur la bobine, le primaire. Cette tension crée un courant qui à son tour crée un champ magnétique. L'anneau autour de la bobine réagit à ce champ magnétique en en créant un autre (en effet, il y a bien une variation de champ à l'intérieur de l'anneau qui crée un courant dans celui-ci, qui crée à son tour un champ s'opposant au champ initial). Le système formé par l'anneau et la bobine tend à minimiser son énergie ce qui crée la force qui tend à séparer l'anneau de la bobine. Pour vérifier cela, tu peux faire une fine coupure dans l'anneau (de manière à l'ouvrir), et il ne bougera plus.

Le régime permanent: Par gravité, l'anneau retombe sur la bobine. Un champ magnétique variable permanent est déjà installé et crée une force variable entre l'anneau et la bobine, cette force suffit à compenser le poids de l'anneau et le maintenir en lévitation (mais bon, à vérifier ceci).

Une chose qui me semble importante est que la force d'expulsion de l'anneau va dépendre de l'enclenchement de la tension, c'est à dire de l'endroit où se trouve la sinusoïde de tension quand on va fermer l'interrupteur. Cela est important pour le flux transitoire et donc pour la force d'éjection.

[invitebf1b2f4b]

Par gravité, l'anneau retombe sur la bobine. Un champ magnétique variable permanent est déjà installé.
Pq le champ magnétique résultant de la bobine est variable ? Il devrait être fixe non vu ? A moins que étant en présence de courant alternatif, l'on fait varier le flux en permanence.... Mais dans ce cas, l'anneau devrait être constamment éjecté...

[invitebf1b2f4b]

Après recherche sur google j'ai trouvé ceci qui me parait interessant : "Les champs oscillants: un champ magnétique oscillant va induire un courant alternatif dans un conducteur et ainsi générer une force de lévitation. Un effet similaire peut être atteint avec un disque en rotation convenablement découpé. Le champ oscillant est un moyen de fabriquer un diamagnétique à partir d'un corps conducteur. A cause de la résistance finie du conducteur, les changement induits dans les orbites des électrons disparaissent après un court instant, mais on peut créer un courant d'écran permanent à la surface en appliquant un champ oscillant et les corps conducteurs se comportent comme les supraconducteurs. "

[A voir en vidéo sur Futura]

[Floris]

Salut, oui en effet, j'ai d'ailleur déja vu cette expérience. Justement, en fait, on envoi un courant alternatif pour créé un champ magnétique oscilatoire. En effet, Imaginons que j'applique premièrement un champ magnetique fixe sur la plaque de métal, que vas t'il se passer? Pendant un court instant, le matériaux vas s'oposer à se champ en créant à son tour un autre champ magnétique oposé qui créra une force de répulsion. Ainsi si l'on place un champ magnetique oscilatoire, don't le sens du champ varite constament, on assiste alors à une répulsion constante des deux objets. En fait, c'est exactement ce qui se passe dans un self, lorsque l'on fait passer un couran dans un self, le courant crée un champ magnétique à l'intérieur, mais justement pendant ce court instant, il y a une oposition et il va se produire une tension au bornes de la bobine, c'est un principe très similaire.

Cordialement
flo

[invitebf1b2f4b]

C'est un quoi un self

[invitebf1b2f4b]

Je résume ce que j'ai compris :

1. La première variation de flux se produit quand le courant est mis, créant un courant induit dans l'anneau.
2. Le courant induit va créer un champ magnétique induit à son tour qui va s'opposer à celui de la bobine.
3. Tout cela se produit très rapidement, les deux champs magnétiques s'oppose immédiatement et violement. Conséquence : l'anneau est éjecté sous l'impulsion.
4. Il retombe, en retombant il est soumis à une variation de flux qui est en fait permanente due au courant alternatif. Un courant induit y est a nouveau créé et le champ magnétique induit qui va avec.
5. A nouveau les deux champs s'oppose mais cette fois si, l'anneau n'est pas dans une position critique capable de l'éjecter : il se stabilise là ou l'opposition des champs magnétique est nulle : il lévite.

[Floris]

Salut, alors en fait un self, ces un composant, mais le phénomène qui s'y produit est exactement identique à cette expérience.

Alors tu à bon jusqu'a 3, la 4 je ne la comprend pas très bien. En effet, je crée un champ magnetique don't je prens soin de placer un objet coducteur dans le champ. Pendant un très court instant, l'objet soumis à se champ va résister à, c'est à dire que l'objet va se comporter comme un deuxième aiment don't sa polarisation sera oposé à la polarisation du champ émi. (Bon faudrait peut étre parler de sens de vecteur champ, mais sa pourait peut étre porter à confusion donc polarisation convien très bien je pense). La force répulsive aura une durée de vie égale au temp de résistence du matériaux, c'est à dire que la force sera présente tout au long du processus d'oposition au chmp induit. Lorsque l'oposition est terminé, il n'y a plus de force. Si maintenant, je retire le champ que j'induit dans le matériaux, ce dernier va encore s'oposer à cet nouvelle événement, en créant a son tours un champ. Ainsi à chaque fois que je modifie la polarisation du champ induit ou que je modifie quelque chose sur le champ induit, par exemple son intensité, le matériaux soumis à ce champ réagira comme on vien de le dire. Ainsi en changant à chaque fois les proprété du champ induit, je renouvelle constament la réaction d'oposition du matériaux ce qui renouvelle donc constament la force exercé entre les deux bidules. Là ou l'objet en lévitation va se stabiliser, sera l'endroit ou la force de gravitation et la force magnetique seront équivalente, c'est à dire que la force de gravitation envoi l'objet vers le sol contrairement au champ magnétique qui fait léviter le bidul. A cause de la distance, le champ magnétique deviendra de plus en plus faible et donc les deux forces oposé vons devenire équivalente.

Bien cordialement
flo

[invitebf1b2f4b]

Je commence à comprendre

Une dernière question : quand un courant induit se crée dans le conducteur, c'set instantané ? Je veux dire il y a un temps de réaction ?

[Floris]

Je commence à comprendre

Une dernière question : quand un courant induit se crée dans le conducteur, c'set instantané ? Je veux dire il y a un temps de réaction ?

Bonsoir, alors touts, d’abord, le courant induit se crée lorsque le champ magnétique se crée. En fait, il n'y à pas l'un puit l'autre, dire qu'il y a deux chose, est un abus de langage. Ainsi, dé que tu à un champ magnétique avec un conducteur plongé dans celui ci, il se crée alors un courant induit.

D'ailleurs, il y a une site que je te conseil très vivement, la qualité des document est superbe. Voici l'adresse: http://perso.wanadoo.fr/f6crp/elec/index.htm

Tu trouveras dans l'index des choses très intéressantes.
Aussi, PDF très bien: http://pedagogie.ac-montpellier.fr/D...-induction.pdf

Voila, alors citons quelques trucs essentiels dans le comportement d’une bobine dedans.

Déjà, citons en premier son inductance, c'est la caractéristique fondamentale d'une bobine, en effet, cela est directement lié à sa nature. En fait, pour calculer l'inductance, on a besoin seulement de connaître la structure de la bobine. On a donc, le nombre de spires, le diamètre des spires, l'espace entre les spires et une constante qu'on appel la perméabilité magnétique. En effet, si la bobine est constituer d'un noyau de fer ou ferrite, cela peut changer considérablement le comportement ce celle ci. Ainsi cette constante est déterminé par la propriété du matériaux, si il n'y a pas de noyau, on a tout de même une constante qui dépend de l'aire, et si rien du vide. Sa équivault à 4pi.10exp-7

En fait l'inductance décrit l'intensité du champ magnétique lorsque la self concerné sera traversée par un courant. En effet, l'intensité du champ magnétique créé par une bobine dépend bien du nombre de spires et de toutes les propriétés que j'ai cité plus en haut.

Par la suite, tu verras dans les formules, des expressions de dérivé de courant. Si tu veux, je peut développer le sujet, si tu as des questions, n'hésite pas, c'est avec plaisir.

Amicalement
flo

[invitebf1b2f4b]

Merci beaucoup ! Excellent ce site il n'y a pas que la lévitation qui m'y interesse

[Floris]

Salut, juste pour info, les formules qui figures sur le papier, tu peut aussi les bidouiller et les appliquer à la situation de ton objet en levitation. Par exemple calculer la force de lévitation etc.
@+