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bobine avec et sans noyau ferromagnetique



  1. #1
    membreComplexe12

    bobine avec et sans noyau ferromagnetique


    ------

    Bonjour tous,

    je voudrais comprendre (à partir d'equations et puis physiquement) pourquoi lorsqu'on place un noyau en fer dans une bobine le champ magnetique alentour est amplifié.

    Je me rappel que dans mes cours d'elec qu'on calculé le champ magnetique d'une bobine (vide au centre) avec la loi de biot et savard.
    Dans le cas où la bobine n'est pas vide on utilise le meme theoreme? comment prend on en compte le fait que ca ne soit pas vide au centre?

    merci d'avance pour votre aide.

    -----

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  4. #2
    Fred des montagnes

    Re : bobine avec et sans noyau ferromagnetique

    Salut,

    Le champs magnétique de la bobine n'est pas amplifié, mais il oriente des petits regroupements ((domaines de Weiss) d'atomes dont l'aimantation est orientée dans le même sens. Ces domaines fusionnent et s'alignent peu à peu au champs de la bobine et s'additionnent à celui-ci. Cette contribution est un certain facteur supérieur à celle de la bobine, c'est ce qu'on appel la perméabilité magnétique relative. Elle dépend du matériaux et tend vers une asymptote (saturation) en fonction du champ [A/m]. Une fois que tout les domaines de Weiss sont alignés, le noyau ne peut plus contribuer à augmenter le champs magnétique, c'est la saturation. (Quand l'induction atteint 1.8T pour de l'acier, il me semble, ou 0.4T pour de la ferrite) avec:

    B:induction en Tesla
    H: champs en A/m

    perméabilité relative


  5. #3
    LPFR

    Re : bobine avec et sans noyau ferromagnetique

    Bonjour.
    Quand on ajoute un morceau ferromagnétique dans la bobine, le champ extérieur ne change pas énormément, sauf dans des géométries très particulières.

    Les objets ferromagnétiques "conduisent mieux" le champ magnétique (on appelle ça "reluctance"). Donc, on morceau de fer dans le chemin d'une ligne de champ augmente un peu le champ. Mais, attention, le champ avec le morceau de fer n'a pas la même forme que sans le fer. Ce qui fait que la comparaison est hasardeuse.

    Si vous prenez une géométrie simple, comme une bobine toroïdale, alors oui, le champ avec le fer sera µr (perméabilité relative) fois plus grand que sans fer (en restant dans la partie linéaire de µr).
    Mais pour un solénoïde "normal" l'effet du fer sera d'augmenter un peu le champ (pas d'un facteur µr) dans le fer et près des extrémités et de le diminuer sur les côtés.

    Une façon de "voir" l'influence du fer est d'imaginer l'espace comme un réseau routier de routes de campagne et le fer comme une autoroute. Une autoroute longue et étroite attirera beaucoup plus de voitures qu'une autoroute de 100 m de long et large de 100 km.

    Pour ce qui est des calculs, en dehors de ceux que vous avez fait en cours, il n'y a pas beaucoup que l'on puisse faire analytiquement. Je ne connais qu'un seul exemple avec un morceau de fer et de l'air qui peut être calculé approximativement: celui d'un tore en fer avec un entrefer étroit.
    Au revoir.

  6. #4
    membreComplexe12

    Re : bobine avec et sans noyau ferromagnetique

    Merci beaucoup pour votre aide à tous les deux!

    juste deux petites choses pour etre sur que l'on sait bien compris sur un point:

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Pour ce qui est des calculs, en dehors de ceux que vous avez fait en cours, il n'y a pas beaucoup que l'on puisse faire analytiquement.
    En cours j'ai fait du biot et savard sur des bobines sans noyau. En fait vous me dites que pour les memes calculs mais avec un noyau ce n'est pas faisable analytiquement?

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #5
    LPFR

    Re : bobine avec et sans noyau ferromagnetique

    Citation Envoyé par 21did21 Voir le message
    En cours j'ai fait du biot et savard sur des bobines sans noyau. En fait vous me dites que pour les memes calculs mais avec un noyau ce n'est pas faisable analytiquement?
    Bonjour.
    Oui. Je ne pense pas qu'on puisse le faire. Les résultats ne satisfont pas les conditions limites entre deux milieux.
    La perméabilité apparait comme facteur. Cela veut dire que le champ à extérieur du matériau ferromagnétique utilise µo et celui du côté intérieur utilise µ = µoµr. Les deux vecteurs auraient la même direction et seul le module changerait. Or, ce n'est pas ce qui arrive à la frontière entre deux milieux. La composante normale à la frontière à la même valeur des deux côtés mais la composante parallèle à la frontière satisfait B11 = B22.

    Je n'ai jamais vu utiliser la loi de Biot et Savart pour des exemples avec un morceau de fer dans l'air. Mais je n'ai pas vu, non plus, mentionner explicitement la limitation que je viens de donner.
    Au revoir.

  9. #6
    membreComplexe12

    Re : bobine avec et sans noyau ferromagnetique

    Citation Envoyé par LPFR Voir le message
    Bonjour.
    Oui. Je ne pense pas qu'on puisse le faire. Les résultats ne satisfont pas les conditions limites entre deux milieux.
    La perméabilité apparait comme facteur. Cela veut dire que le champ à extérieur du matériau ferromagnétique utilise µo et celui du côté intérieur utilise µ = µoµr. Les deux vecteurs auraient la même direction et seul le module changerait. Or, ce n'est pas ce qui arrive à la frontière entre deux milieux. La composante normale à la frontière à la même valeur des deux côtés mais la composante parallèle à la frontière satisfait B11 = B22.

    Je n'ai jamais vu utiliser la loi de Biot et Savart pour des exemples avec un morceau de fer dans l'air. Mais je n'ai pas vu, non plus, mentionner explicitement la limitation que je viens de donner.
    Au revoir.
    Bonjour,
    merci pour ces précisions
    A+

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