Première expérience à interpréter ?

[polmichet]

Bonjour, voici une expérience simple (très facilement reproductible) dont je me demande comment l'interpréter (car j'ai le sentiment qu'elle est méconnue).
On a à notre disposition un (gros) aimant cylindrique (Nord/Sud orienté dans l'axe du cylindre) puissant (de préférence néodyme), un voltmètre servant à mesurer une tension (je précise), et un moteur électrique genre moteur qui fait tourner le tambour d'une machine à laver, donc fonctionnant sur le secteur.
Expérience : on place l'aimant avec son axe Nord/Sud dans l'axe de l'arbre moteur (en principe l'aimant devient solidaire du moteur juste parce que celui-ci est en fer), donc je met le moteur verticalement (axe de l'arbre et pôles N/S verticales). Je branche le moteur et je le fais tourner (le sens n'a pas d'importance). L'aimant va être en rotation rapide autour de son axe N/S.
Mesure : je prend le voltmètre, et je place une borne au centre de l'aimant donc sur le centre d'un de ses pôles et l'autre borne en périphérie de l'aimant donc on mesure la tension entre le centre du cercle (section cylindrique) et son rayon. Évidemment il faudra tenir les bornes (pointes) du voltmètre des 2 mains, car il y a frottements et regarder la mesure. Qu'obtient-on ?
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[LPFR]

Bonjour.
Comme personne n'a pris la peine de vous répondre, je le fais.
Le résultat de ce type d'expériences est très facilement prédictible avec les lois de l'électromagnétisme.
Dans l'expérience que vous décrivez, si le montage a une symétrie de rotation et si le champ de l'aimant a une symétrie de rotation, les variations de flux magnétique à travers la boucle formé par le voltmètre et les cordons des touches seront nulles et la tension induite sera elle aussi, nulle.

Si le montage ou le champ ne sont pas symétriques, il y aura des variations du flux à travers la boucle de mesure et une tension alternative sera induite.

Sans vouloir être désobligeant, depuis Faraday, je ne pense pas qu'on ait raté un type de montage ou d'expérience de ce genre possible. Donc, je vous conseille d'étudier plutôt le magnétisme, avant de vous imaginer capable de "découvrir" des nouvelles expériences.
Au revoir.

[curieuxdenature]

Bonjour polmichet

je présume que l'aimant cylindrique est constitué d'un barreau de fer conducteur ?
Pour mesurer une tension ça parait évident mais je voudrais être sûr.
Si c'est bien le cas, c'est en effet une expérience méconnue, celle du disque de Faraday, mais seulement pour ceux qui n'ont pas suivi le parcours scolaire adéquat.
Ce que je crains (mon petit doigt me le souffle) c'est le zig-zag vers l'énergie libre...

[polmichet]

Bonjour LPFR et curieuxdenature, en fait il n'y a aucun piège et on est sensé être tous d'accord sur la mesure d'une tension. Il n'y a pas de surunité ou énergie libre. L'aimant est conducteur (pas besoin de barreau de fer). Le but était que l'on se mette d'accord car dans le fil ouvert par hterrolle il y a négation de cette expérience (pour LPFR je suis au courant que ça n'a rien de neuf) et c'est pourtant ce qu'il y a de plus simple pour comprendre (plus simple qu'un conducteur + un aimant, juste un aimant conducteur). Cependant j'aurais cru qu'il y aurait plus de votes, c'est tellement facile à vérifier. Le truc qui me chagrine c'est surtout l'interprétation de cette expérience (j'y reviendrai dans un second temps).

[A voir en vidéo sur Futura]

[polmichet]

Rectification de 2, 3 points : le barreau de fer pourrait être l'arbre moteur, mais si je fais rouler un aimant identique sur un plan incliné non conducteur et que je mesure avec le voltmètre du centre à la périphérie j'obtiens une tension (galère là la mesure) donc on oublie le barreau de fer (curieuxdenature si je t'ai compris ?). L'appareil de mesure, le voltmètre est constitué de câbles conducteurs comme l'a justement souligné LPFR et forme avec l'aimant conducteur une boucle qui d'après l'expérience est en mouvement relatif par rapport à l'aimant (cf frottements) donc on obtient une tension ... continue à vitesse nominale et c'est là le seul point de désaccord avec LPFR. Autre chose le sondage ne reflète toujours pas l'expérience ...

Interprétations (sous forme de questions) : l'expérience montre qu'on a une tension continue sans doute car il n'y a pas alternance des pôles N/S de l'aimant. D'après LPFR si le voltmètre était fixé à l'aimant on aurait aucune tension, l'expérience a-t-elle été réalisée (c'est beaucoup plus difficile à mettre en œuvre, pour lire la mesure il faudrait un observateur en rotation avec l'aimant) ? Ce qui m'ennuie, c'est que quelque-soi la place, position du voltmètre, et les tortillements des câbles on obtient systématiquement la même mesure de tension continue, est-ce normal ? Un peu comme si l'aimant était générateur de tension induite en lui-même. Est-ce que les courants de Foucault ont un rapport ?
Enfin la question que je me posais était de savoir si un aimant en rotation ou vibration donc accéléré dans le vide spatial émettait des OEM (voir fil de hterrolle) ? D'après l'expérience post 1 et la mesure d'une tension continue donc champ E non variable, il ne devrait pas avoir d'OEM, (si c'est bien l'aimant qui génère en son sein le champ E) mais si on change de configuration spatiale et qu'on obtient une alternance des pôles N/S le champ E devrait être alternatif et donc on devrait avoir génération d'OEM et ralentissement ou démagnétisation, non ? Ce qui me motive dans cette interprétation c'est qu'il y a toujours présence de charges (électrons) qu'on dit indissociable du champ E et du champ B (c'était pour répondre aux interrogations de hterrolle qui semblait nier l'expérience post 1 et ne voyait pas la présence du champ E s'il n'y a pas déséquilibre de charges possible, ce qui me semble normal, et donc le déséquilibre de charge (champ E) se fait par auto-induction du champ B variable sur la masse conductrice de l'aimant (car c'est (hypothèse) la seule source de matière donc de charges).

Enfin et pour finir sur une note d'avenir, les chimistes cherchent un plastique qui contiendrait un état singulet ou triplet (je sais plus) ce qui permettrait d'avoir un aimant non conducteur car il me semble qu'actuellement tout type d'aimant confondu sont fait en alliage conducteur (+ ou -).

En espérant n'avoir pas trop dit de conneries, et peut-être discuter de la seconde expérience à interpréter.

[Geo77]

Bonsoir,
Si on déplace une boucle dans un champ magnétique constant, la somme des tensions induites est nulle, mais si on y déplace un conducteur rectiligne, il y a une tension induite à ses extrémités. De même, dans une boucle, il y a accumulation des charges (tension) sur l'un des côtés de la boucle et donc un (deux) petit courant au départ.
Si le voltmètre est suffisamment sensible, on devrait pouvoir mesurer quelque chose, non ?

[LPFR]

Bonjour.

... L'appareil de mesure, le voltmètre est constitué de câbles conducteurs comme l'a justement souligné LPFR et forme avec l'aimant conducteur une boucle qui d'après l'expérience est en mouvement relatif par rapport à l'aimant (cf frottements) donc on obtient une tension ... continue à vitesse nominale et c'est là le seul point de désaccord avec LPFR. Autre chose le sondage ne reflète toujours pas l'expérience ...

Non. La boucle n'est pas en mouvement relatif par rapport à l'aimant. Même si l'aimant tourne sur lui même. Donc, il n'y a pas de tension induite, et encore moins continue. Seul un manque de symétrie de rotation induirai une tension alternative.

Interprétations (sous forme de questions) : l'expérience montre qu'on a une tension continue sans doute car il n'y a pas alternance des pôles N/S de l'aimant. D'après LPFR si le voltmètre était fixé à l'aimant on aurait aucune tension,

Je n'ai jamais dit ça.

Enfin la question que je me posais était de savoir si un aimant en rotation ou vibration donc accéléré dans le vide spatial émettait des OEM (voir fil de hterrolle) ?

Oui. Mais vous êtes en train de passer du coq à l'âne. Dans un cas il s'agit d'induction magnétique (loi de Farady). Dans le second, il s'agit d'inclure le "terme manquant".
Même si en théorie n'importe quel mouvement d'un aimant, sauf la rotation d'un aimant autour de son axe de symétrie génère une onde électromagnétique, il faudrait que la vitesse de rotation monte à quelques dizaines de kHz pour que cette émission soit mesurable.

Enfin et pour finir sur une note d'avenir, les chimistes cherchent un plastique qui contiendrait un état singulet ou triplet (je sais plus) ce qui permettrait d'avoir un aimant non conducteur car il me semble qu'actuellement tout type d'aimant confondu sont fait en alliage conducteur (+ ou -).

Non. Vous vous trompez. Vous oubliez les ferrites (les "magnets" à la mode il y a quelques années) qui sont non conductrices. Ou le revêtement des bandes magnétiques et des disques durs (oxydes de fer ou de chrome). Les ferrites ne sont pas plastiques mais des céramiques.
Au revoir.

[polmichet]

Non. La boucle n'est pas en mouvement relatif par rapport à l'aimant. Même si l'aimant tourne sur lui même.

Pourquoi ? Si je fais tourner l'aimant à une certaine vitesse angulaire, c'est équivalent (je crois) à faire tourner le voltmètre et ses câbles autour de l'aimant fixe à la même vitesse angulaire (rad/s). Un peu comme le Soleil tourne autour de la Terre relativement à la Terre tourne autour du Soleil (référentiel géocentrique relativement à référentiel héliocentrique ou plus proche référentiel sélénocentrique relativement à référentiel géocentrique).

Donc, il n'y a pas de tension induite, et encore moins continue. Seul un manque de symétrie de rotation induirai une tension alternative.

Bah ça j'y peux pas grand chose, c'est ce que l'expérience me donne (une tension plutôt stable à lire pour que je puisse en donner la valeur (environ 12 V si je me souviens bien)) une tension continue ; l'axe de l'aimant prolonge parfaitement l'axe moteur (pas d'excentricité ou/et d'inclinaison de l'aimant grâce à un méplat sur l'arbre moteur et une géométrie industrielle de l'aimant). La seule dissymétrie que je vois est dans les tortillements des câbles du voltmètre (et je crois bien que ça ne change rien entre plusieurs mesures donc plusieurs sortes de tortillements) ou bien la différence de conductivité entre la matière des câbles et la matière de l'aimant. Bon je pense que je vais refaire l'expérience pour être sûr.

Je n'ai jamais dit ça.

Oui, c'était une interprétation.

Oui. Mais vous êtes en train de passer du coq à l'âne. Dans un cas il s'agit d'induction magnétique (loi de Farady). Dans le second, il s'agit d'inclure le "terme manquant".
Même si en théorie n'importe quel mouvement d'un aimant, sauf la rotation d'un aimant autour de son axe de symétrie génère une onde électromagnétique, il faudrait que la vitesse de rotation monte à quelques dizaines de kHz pour que cette émission soit mesurable.

Donc les aimants non conducteurs aussi voient apparaître un champ E. De préférence alternatif pour qu'il y ait une OEM.

Non. Vous vous trompez. Vous oubliez les ferrites (les "magnets" à la mode il y a quelques années) qui sont non conductrices. Ou le revêtement des bandes magnétiques et des disques durs (oxydes de fer ou de chrome). Les ferrites ne sont pas plastiques mais des céramiques.
Au revoir.

Merci, je ne savais pas pour la non conductivité des ferrites.

Désolé je fatigue, c'était histoire d'éclaircir ce mystère (en tout cas pour moi) et de relancer la discussion.

[curieuxdenature]

Bonjour polmichet

ton expérience est une variante de la roue de Barlow ou du disque de Faraday (ne pas confondre avec un autre disque du même auteur).

C'est une expérience si méconnue de nos jours que certains sceptiques se référeront à leurs cours (relativement récents) pour dire que ce n'est pas possible.
En fait c'est tellement possible qu'en 1930 on construisait des machines tournantes capables de collecter des courants de plusieurs milliers d'ampères sous basse tension. L'abandon de ce procédé était dû à sa difficulté de fabrication à grande échelle et à sa seule application : alimenter des électrolyseurs.
Beaucoup de ces machines extraordinaires pour l'époque sont complétement tombées en désuétudes.

Pour collecter la tension, il n'est pas necessaire de "viser" le centre de l'axe de rotation de l'aimant, à la place il faut placer le curseur vers la médiane de l'aimant, là où le champ magnétique est théoriquement nul. C'est plus commode.

Tu parles de 12 V collectés ?
ça, j'en doute un peu, la formule qui permet de relier le champ, le rayon de l'aimant et sa vitesse de rotation est :
U = R² * B * Omega
volt, mètre, Tesla et radians par seconde.
A 3000 tr/mn soit 50/s on a 314 rd/s, un champ de 1 Tesla, et un rayon de l'aimant cylindrique de 3 cm (0.03 m) on obtient en théorie une tension maxi de 0.14 Volt.

Pour les curieux, voir aux sous-titre [240 et 241 Fig. 7. -- Principe de la dynamo unipolaire Poirson]

http://cnum.cnam.fr/ILL/4KY28.133.html

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