Force exercé par un solenoide sur un noyau de fer

[ldesmet]

Bonjour à tous !

Voila j'ai un petit problème de Physique. J'ai un solénoïde parcouru par un courant I. A l'intérieur de ce dernier, j'ai un noyau de fer (élément ferromagnétique).
On observe alors un déplacement du noyau. Je sais que ce phénomène n'est pas dut à une force de Laplace, le noyau n'étant pas une particule chargé. Je sais de plus que le solénoïde parcouru par un courant s’assimile à un aimant droit : il possède un pôle Nord et un pôle Sud.

Ma question est la suivante : Quelle force exerce le solénoïde sur notre élément ferromagnétique ?

Merci beaucoup de vos réponses.
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[f6bes]

Bjr à toi,
A vista de nez cela doit faire partie de la "trilogie" : champ, chemin, courant.
Qu'en à la force elle va dépendre du courant et de la nature physique de la bobine.
Les coils gun en font usage !!
Bonne journée

[ldesmet]

Merci de ta réponse,

Mais il n'existe pas une expression comme celle de Laplace ou une méthode générale pour déterminer la force résultante ?

[LPFR]

Bonjour.
Comme dans la plupart des problèmes avec une bobine et un noyau, les forces ne sont pas simples à calculer.
La situation d'équilibre correspond à un minimum d'énergie potentielle. Cette énergie est due au champ magnétique. La densité d'énergie volumique due au champ magnétique est
J/m^3.
Le même champ dans de l'air à plus d'énergie que dans du fer. Donc, le minimum d'énergie correspond au maximum du champ plus intense situé dans le fer.
Manque de chance, la forme même du champ dépend de la forme de touts le monde et de la position du noyau dans la bobine. Et le calcul est extrêmement merdique, sauf dans quelques rares cas particuliers.
La seule chose que l'on peut affirmer, est que, pour des raisons de géométrie, la position d'équilibre est avec le fer centré (si le reste est symétrique, évidement).
Quant au calcul de la force pour un décalage du noyau, le mieux que vous pouvez faire est de ne pas avoir besoin.
Ce n'est pas calculable analytiquement, et même avec des logiciels spécialisés, ce n'est pas simple.

Nota: ni un aimant ni une bobine n'ont des "pôles". Mais on continue à dire N et S, pour parler de l'orientation du champ. Il serait moins absurde de parler de "côté N" et "côté S".
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[ldesmet]

Merci de votre question. Mais alors une question

Sur une électrovanne, il y a ce phénomène qui se manifeste. Il a pourtant l'air bien maitrisé parce qu'elle est présente dans beaucoup de technologies comme les injecteurs ou les machines à laver (me semble -il). Comment font les ingénieurs pour choisir la bobine ?

[LPFR]

Re.
La réponse la plus adéquate est "ils l'achètent à un fabricant qui connait les valeurs".
Et ce fabricant connait les valeurs probablement par essai et erreur.
Et par essai et erreur on peut faire des abaques qui par la suite permettent de prédire la force obtenue.
Même chose pour les relais.
Et n'oubliez pas que les relais sont utilisés depuis plus d'un siècle. Bien avant les moyens de calcul actuels.
A+

[Mct92mct]

Re.
La réponse la plus adéquate est "ils l'achètent à un fabricant qui connait les valeurs".
Et ce fabricant connait les valeurs probablement par essai et erreur.
Et par essai et erreur on peut faire des abaques qui par la suite permettent de prédire la force obtenue.
Même chose pour les relais.
Et n'oubliez pas que les relais sont utilisés depuis plus d'un siècle. Bien avant les moyens de calcul actuels.
A+

D'où l'expression...
1 gramme d'expérience vaut mieux que 100kg de théorie...