Liaison radioelectrique avec cage de faraday

[calculair]

Bonjour,

Je me suis mis à douter, je pense possible d'etablir une liaison radioelectrique entre l'extrieur et l'interieur d'une cage de Faraday en cuivre epais et sans fuite de champ electrique.

Imaginons qu'un courant circule le long de cette cage. Ce courant crée un champ magnetique. Ce champ magnetique est detectable a l'interieur de la cage; ( d'ailleurs la boussole ne perd pas le Nord a l'interieur de la cage !)

Si je fait varier ce courant de circulation, le champ magnetique à l'interieur de la cage va suivre ces variations

une antenne ou une boucle conductrice à l'interieur de la cage sera le siege d'un courant variable, cette antenne pourra rayonner dans la cage .......!!!!!

Maintenant si l'exterieur de cette cage est un element d'antenne, a l'interieur, il y aurait d'aprés mon raisonnement une onde ectromagnetique.............

Cela signifie t il que le Cu n'est pas le materiau le plus chouette pour fabriquer une vraie cage de Faraday ???
-----

[skeptikos]

Revois ton problème, en principe une cage de Faraday est reliée à la terre.
@+

[calculair]

Revois ton problème, en principe une cage de Faraday est reliée à la terre.
@+

Cela change quoi ???, il ya toujours un courant qui circule le long de la cage.

Le lien à la terre fixe le potentiel des paroies de la cage et c'est tout

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Puisque vous parlez de cuivre épais, je déduis qu'on considère le conducteur beaucoup plus épais que la profondeur l'effet de peau.
La réflexion des ondes électromagnétiques est très différente de la réflexion d'une balle de tennis ou des ondes matérielles comme les ondes sonores. Les ondes EM peuvent traverser (avec peu de réflexion) des objets massifs comme une vitre et se réfléchir sur des objets presque immatériels comme la ionosphère. Regardons cela d'un peu plus près.
Dans un conducteur, le champ électrique crée un courant. Si le conducteur était parfait, le plus petit champ électrique créerait un courant infini. C'est pour cela que la condition limite du champ dans un conducteur parfait est E=0. Si le conducteur n'est pas parfait, le champ peut ne pas être nul.
Quand l'onde arrive à la surface, le champ électrique parallèle à celle-ci induit un courant parallèle à la surface. Ce courant oscille à la même fréquence que l'onde incidente. Ce courant crée une onde électromagnétique qui part dans toutes les directions. Vers l'extérieur du métal on voit une onde de même fréquence et presque la même amplitude que l'onde incidente, mais en opposition de phase. Ce qui fait que le champ dans le métal est la somme de deux ondes en opposition de phase et de presque la même amplitude le résultat est un champ très petit, mais juste ce qu'il faut pour que l'onde réémisse ait la bonne amplitude.
Mais vers l'intérieur du métal on a aussi l'addition des deux ondes presque identiques en opposition de phase. Le peu qui reste induit à nouveau d'autres courants lesquels génèrent une autre onde, etc., etc. Si le conducteur était parfait, l'onde réémisse aurait exactement la même amplitude que l'onde incidente.
Mais il ne s'agit, à proprement parler de la même onde, celle due à la création de champ magnétique par le champ électrique et vice-versa, il s'agit d'une nouvelle onde.
Pour les champs magnétiques induits par les courants induits par l'onde, c'est la même chose: ils s'additionnent dans le conducteur avec ceux de l'onde incidente et s'annulent. Donc, l'onde ne peut pas sortir de la cage, pas plus qu'elle ne peut pas traverser une paroi conductrice plus épaisse que l'effet de peau.
Cordialement,

[A voir en vidéo sur Futura]

[calculair]

Bonjour LPFR,

J'ai bien compris ta demonstration très claire.

Maintenant tu te souviens de nos amis Biot et Savart qui nous ont soutenu que dB = µ° I dL/( 4 pi) ^ u /R² ( te te souviens c'est avec les vecteurs!), c'est en principe toujours vrais, d'ou je me dis il y a un champ B dans la cage......

[LPFR]

Re.
Oui, bien sûr, celui de l'onde incidente et celui de l'onde réfléchie.
Mais c'est l'ensemble de l'onde électromagnétique créée qui doit (presque) s'annuler avec l'onde incidente. Et le champ magnétique de l'onde crée c'est aussi Biot et Savart qui l'ont créé avec le courant induit par l'onde incidente.
On ne peut pas séparer en deux morceaux les deux champs d'une onde EM. Ils vont ensemble, aussi bien pour la propagation qu'au moment de la création

On peut réfléchir autrement et dire que le courant qui circule côté interne de la cage, ne peut pas engendrer des champs à l'extérieur, précisément à cause de l'effet de peau. Il ne peut le faire qu'un basse fréquence ou pour des petits épaisseurs du métal.
A+

[calculair]

Re bonjour LPFR

Là il y a un truc qui m'echappe. La cage est supposée être en conducteur parfait de resistivité rigoureusement nulle.

L'effet de peau à une epaisseur = au diametre des electrons !!!!!

Pour les champs continues ,la cage n'est pas un obstacle... car la boussole de perd pas le Nord dans la cage. confirmes tu cela ?

Si nous faisons tourner la cage, la spire de cuivre standard instalé dans la cage devrait être le siege d'une FEM. Es tu d'accord avec cette remarque ?

Maintenant si le Nord se ballade et la cage fixe c'est à priori pareil !!!
Cela tu ne devrais pas dire le contraire si la boussole ne perd pas le Nord ?

Donc si je modifie le champ magnetique en modifiant les courants de circulation, malgré des explications, je ne comprend pas bien pourquoi dans ce cas cela ne marcherait pas.....(J'avoue que cela m'arrangerait! )

Je reconnais que je suis peut être embêtant

Merci pour tes lumières elles m'eviteront de dire des bêtites....


Bien cordialement

[LPFR]

Re.
Si le conducteur est parfait, même le champ magnétique continu ne peut le traverser. Si vous approchez un aimant, le courants de Foucault seront éternels et empêcheront le champ d'entrer. Comme dans la lévitation avec des supraconducteurs.

A+

[calculair]

J'ai encore une dernière question...

OK pour les courants de Foucault, dois je comprendre qu'une boussole serait absolument libre et sans orientation privelegiée à l'interieur d'une boite en supra conducteur. Elle perdrait le Nord !

Le supra conducteur serait un blindage pour le champ electrique et le champ magnetique, même continue.

J'avoue que cela me fait bizzare ! Il y a parfois des choses qui sont contre intuitif....

En tous les cas il n'y a que toi, jusqu'a present qui a osé répondre a cette question qui n'a rien d'évidente.

Merci pour ta contribution et bien cordialement

[LPFR]

Re.
Oui pour les deux.

Est-ce qu'un aimant flottant sur une plaque supra-conductrice n'est pas aussi contraire à l'intuition?
A+.

[calculair]

Re.
Oui pour les deux.

Est-ce qu'un aimant flottant sur une plaque supra-conductrice n'est pas aussi contraire à l'intuition?
A+.

Tu as raison, mais je conçois cela assez bien, mais que la boussole ne marche plus derriere un supra conducteur, j'ai du mal...

et puis comme il y a une transition entre supa concucteur et bon conducteur, la boussole devrait moins bien marcher dans une cage.

Mais comme E et H sont liées, il faut que tu ais raison, si non il faudrait revoir les equations de Maxwell.....

Bien cordialement

[LPFR]

...et puis comme il y a une transition entre supa concucteur et bon conducteur, la boussole devrait moins bien marcher dans une cage.

Re.
Effectivement, je pense que si on fait tourner une cage en métal normal à vitesse constante, la direction du nord, à l'intérieur de la cage, doit se décaler dans le sens de la rotation, à causse des courants de Foucault, qui "s'opposent" au changement.
A+

[calculair]

bonjour LPFR,

Tu vas peut être regretter cette precision interessante.

Tu veux dire que l'exterieur de la boite en metal à un effet sur l'interieur ??? les mouvements etant relatifs Si c'est le nord qui tourne ça doit faire pareil que si c'est la boite qui tourne.

Es tu sur de cela ??.

La question n'est pas evidente .
Bien cordialement

[LPFR]

Bonjour Calculair.
Ici la relativité des mouvements est cassée par le champ magnétique externe (qui pénètre "lentement"). Le champ magnétique interne est "entraîné" par le mouvement du rotor, oh! pardon la cage de Faraday.
Cordialement,

[calculair]

Bonjour Calculair.
Ici la relativité des mouvements est cassée par le champ magnétique externe (qui pénètre "lentement"). Le champ magnétique interne est "entraîné" par le mouvement du rotor, oh! pardon la cage de Faraday.
Cordialement,

Bonjour LPFR,

Je suis sans doute un peu " chiant " avec mes questions qui derangent les principes fondamentaux qui sont imprimés dans nos têtes.

J'avoue que je suis persuadé que tu as raison, mais je ne saurais l'expliquer, je n'arrive pas a me rattacher à une construction coherente des lois fondamentales pour expliquer que nous avons 2 espaces independants, l'interieur et l'exterieur de cette boite de Faraday, du point de vu magnetique.

Le fonctionnement de la cage de Faraday pour le champ magnetique devient une religion pour moi, c'est génant ! donc ce n'est pas raisonable. Heureusement que pour le champ electrique c'est clair. Il est bien stoppé par la conduction parfaite ou absorbé par l'effet de peau dans les cas des conducteurs standards

Si je comprend ce que tu veux me dire, est que ce courant de conduction crée un champ magnetique qui s'oppose exactement au champ magnetique incident.... Mais voila, ça ne marche pas en continu quand dB/dt= 0 , alors le champ magnetique traverse les paroies, et je vois mal pourquoi il ne le traverse plus quand B serait lentement variable.... Le vers serait dans le fruit......

Mille excuses pour ces reflexions sans doute farfeulus, mais cela me pertubent.

Bien cordialement

Bien cordialement

[LPFR]

Re-bonjour Calculair.
Je vous assure que c'est un plaisir de discuter avec vous.
Je pense qu'il faut bien savoir dans quelle situation on est: du continu pur, de champs variant lentement ou des variations rapides. Et si on a des conducteurs parfaits (supra) ou simplement un métal.

Si le conducteur est parfait, le champ magnétique ne peut pas le traverser. Les courants de Foucault qui se créent restent là éternellement. Ce qui est encore pire, avec des matériaux supraconducteurs réels, si vous mettez le champ avant de rendre le conducteur supraconducteur, le champ traverse le matériau, mais quand il devient supra, le champ est repoussé à l'extérieur du matériau. C'est l'effet Meissner.
Les courants de Foucault ne suppriment un champ magnétique (comme celui d'un aimant). Ce qu'elles font c'est rajouter un autre de sorte que la somme soit nulle. Mais il faut que vous continuiez l'adition des deux côtés du conducteur (supra ou normal). Donc du côté externe vous avez l'addition du champ de l'aimant plus celui dû aux courants de Foucault.

Maintenant, pour un conducteur réel, les courants s'atténuent à cause de la résistivité. Si les variations du champ sont très lentes c'est comme si on était en continu. Si elles sont moins lentes que cela, la compensation des champs pas les courants n'est presque totale qu'à court terme, et si le champ varie en permanence la pénétration n'est pas nulle mais dépend de la fréquence et de la résistivité (tiens! l'effet de peau).

Si le champ est continu mais c'est la cage qui tourne, ce sont les courants de Foucault qui sont entraînées par la rotation et le champ qu'elles créent est décalé avec la rotation.
A+

[calculair]

Merci LPFR,

Les choses commencent à s'eclaircir pour moi avec ces explications.

C'est là que l'on comprend l'importance des exercices que les profs nous infligent parfois, ils nous aident à assimilier les données théoriques .

Merci encore pour ces explications.