Force d'un aimant selon un champ

[TTP38]

Bonjour,
Je voudrais savoir si il est possible de calculer la force d'attraction d'un aimant (en Newton) selon un champs (en tesla/mètre). En effet les aimants sont classés par grade ( généralement de 24 à 52 https://www.supermagnete.fr/faq/Que-...2-N45-N45H-etc). Ce grade permet de connaître l’énergie maximum de l'aimant en MGOe. Cette unité peut être convertie en kJ/m^3. Si nous connaissons le volume de l'aimant, il est donc possible de connaître son énergie en Joule. Par exemple un aimant en néodyme avec un grade N52 de 1 mètre cube aura une énergie de 413,8 kJ
(http://www.arnoldmagnetics.com/en-us...nit-Conversion).

Ma question est, grâce à cette énergie peut-on calculer la force d'attraction en Newton selon un champ en Tesla/mètre. Par exemple si je soumet cet aimant dans un champ de 17 T/m, quel sera la force d'attraction de l'aimant?
Merci et bonne journée!
TTP38
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[LPFR]

Bonjour
À ma connaissance, le seul cas dans lequel on peut calculer « à la main », la force d’attraction d’un aimant est celui d’un aimant très proche de la surface d’un objet ferromagnétique (du fer), dans lequel la distance à la surface est petite comparée aux dimensions de l’aimant en dans laquelle l’épaisseur de l’objet est au moins aussi grande que les dimensions de l’aimant.
Dans ce cas, la force par unité de surface est
F/S = B²/(2µ_o)

Dans tous les autres cas, il faut utiliser un logiciel adapté, comme FEMM.
Au revoir.

[TTP38]

Bonjour LPFR,
Merci de votre réponse.
Dans mon cas, je voudrai plus savoir l'attraction de l'aimant du à un champ généré par une machine IRM.
Une machine IRM peut atteindre des gradient de champ de 17 T/m voir plus. J'aimerai savoir si il y a une possibilité de calculer l'attraction de de l'aimant dans les plus fort gradient de champ.
Je vais jeter un coup d’œil sur FEMM pour voir si il y a une application qui permettent de calculer grâce à une énergie la force selon un champ (T/m).
Merci et bonne journée,
TTP38.

[LPFR]

Re.
Dans un champ uniforme la force serait nulle.
Dans un gradient, la force dépend du moment dipolaire de l’aimant.
http://www.physicsinsights.org/force_on_dipole_1.html
Le problème est de connaître le moment dipolaire d’un aimant en particulier.
Il dépend de sa magnétisation et de sa forme géométrique.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[soliris]

Bonjour

Je précise d'abord que je ne suis PAS physicien et que ce qui suit est un ESSAI par rapport à des relations d'équivalence PERSO que j'ai faites entre mécanique, magnétisme et électricité; donc ce qui suit est à prendre à distance et reste à vérifier

Proposition: L'intensité d'un champ magnétique est proportionnelle à l'intensité du courant qui le crée : si vous divisez votre énergie/mètre-cube par ce débit de charges qu'est le courant, vous obtenez un résultat en tesla/mètre.

[invite07941352]

Bonjour,
Bien , ce n'est pas très scientifique , mais il y a des valeurs de forces en pounds ! vous trouverez 3 ou 4 vidéos du même genre .

https://www.youtube.com/watch?v=6BBx8BwLhqg

[TTP38]

Bonjour Soliris,
Merci de votre réponse.
Je connais mon gradient de champ généré par une machine IRM (Tesla/mètre), je connais l’énergie de mon aimant (kJ/m^3) et j'aimerai savoir la force d'attraction de l'aimant lorsqu'il est soumis à ce champ (en Newton).

Bonne journée!

[LPFR]

Re.
Je pense avoir une idée.
Mais avant de continuer je veux savoir :
- La forme et les dimensions de votre aimant.
- À quoi rime tout cela. Car mettre un aimant dans un IRM c’est une idée saugrenue, comme vous pouvez le voir dans le lien donné par Catmandou.
A+

[TTP38]

Rebonjour LPFR,
Concernant vos questions:
- Je fais une étude sur les dispositifs implantables. Certain implants utilisent des moteurs électromagnétique c'est à dire contenant des aimants. Certain implants sont MRI conditional et d'autre non. C'est pour cela que je cherche à calculer la force d'attraction d'un aimant lorsqu'il est soumis à un gradient de champ d'une machine IRM. Cela me permettrait d'estimer quel moteur pourrait être MRI conditionnal ou non.
- Un moteur électromagnétique est constitué de plusieurs aimants, partons donc sur un volume de 0,5 cm^3 si possible.
Merci.
TTP38.

[TTP38]

Par exemple un rectangle de 1cm de longueur, 0.1cm de hauteur et 0.5 cm de largeur donc un volume de 0.5cm^3.

[LPFR]

Re.
Maintenant votre étude prend un sens.
Mais malheureusement, mon idée ne fonctionne pas.
Car il s’agissait d’approximer un aimant par un solénoïde qui produirait le même champ.
On ne peut pas faire ça avec un moteur électrique.
Pire que ça, pour votre étude, il n’est pas sur que les moteurs électriques supportent un champ aussi élevé que celui des IRM. Les aimants risquent de se re-magnétiser dans la direction de l’axe de l’IRM.
De plus, pour un aimant implanté, vous aurez, pour commencer, un couple qui va essayer l’aligner l’aimant avec le champ. Et puis, une force due au gradient et au moment magnétique.
Je crains que le calcul soit plus problématique que la mesure (qui n’est pas simple).
A+

[TTP38]

En effet lors d'un IRM il y a un effet de torque et un risque de re-magnétisation. Je vous remercie du temps passé sur ma problématique et vous souhaite une bonne journée.
TTP38.

[soliris]

Bonjour Soliris,
Merci de votre réponse.
Je connais mon gradient de champ généré par une machine IRM (Tesla/mètre), je connais l’énergie de mon aimant (kJ/m^3) et j'aimerai savoir la force d'attraction de l'aimant lorsqu'il est soumis à ce champ (en Newton).

Bonne journée!

Rebonjour,

Ce qui suit n'est toujours qu'une autre proposition, en utilisant mes classes d'équivalence PERSO, établies d'un point de vue discutable, à vérifier, car moi-pas-physicien

Il y a 2 possibilités dans le cadre magnétique, au premier abord: soit vous divisez la densité d'énergie (énergie/mètre-cube) de l'aimant par la perméabilité magnétique du milieu (air, je suppose), soit vous multipliez le gradient de champ en tesla/mètre par le moment magnétique (du solénoïde, je suppose).

[TTP38]

Rebonjour,

La densité d'énergie est en énégie/mètre^3 et la permabilité magnétique du milieu est en H/m, le résultat de la division ne donne pas une force? Pareil pour le gradient de cham et le moment magnétique? Je me trompe peut être...
Merci.

[soliris]

Je comprends votre inquiétude ! Je ne suis PAS physicien, juste un bricoleur du dimanche !

Mes "classes d'équivalence" d'unités dimensionnelles sont uniquement en espace-temps; uniquement en combinaison de mètres.seconde ou leurs divisions, leurs multiples, etc.

Exemple: la densité d'énergie de votre aimant en kJ/ mètre³ (-physique-) est chez moi en m²/sec² dans la classe des pressions / tensions
le gradient de champ magnétique en tesla/mètre (- physique-) est chez moi en 1 / mètre.sec dans la classe des résistances / impédances
la perméabilité magnétique en Henry/mètre (-physique-) est chez moi en 1 / mètre² dans la classe des antisurfaces...
le moment magnétique en Joule/Tesla est en esp⁵/ sec dans la classe des unités de Planck, etc...

Donc je vous propose de vérifier les formules que je vous ai données, ou bien n'en faîtes rien (car je ne suis PAS physicien)
Vous m'avez fait découvrir sur le net que "l'intensité du champ magnétique dépend de l'intensité du courant qui le produit".
Et c'est un élément de plus dans ma collection de passe-murailles.

[LPFR]

Je comprends votre inquiétude ! Je ne suis PAS physicien, juste un bricoleur du dimanche !

Mes "classes d'équivalence" d'unités dimensionnelles sont uniquement en espace-temps; uniquement en combinaison de mètres.seconde ou leurs divisions, leurs multiples, etc.

Exemple: la densité d'énergie de votre aimant en kJ/ mètre³ (-physique-) est chez moi en m²/sec² dans la classe des pressions / tensions
le gradient de champ magnétique en tesla/mètre (- physique-) est chez moi en 1 / mètre.sec dans la classe des résistances / impédances
la perméabilité magnétique en Henry/mètre (-physique-) est chez moi en 1 / mètre² dans la classe des antisurfaces...
le moment magnétique en Joule/Tesla est en esp⁵/ sec dans la classe des unités de Planck, etc...

Donc je vous propose de vérifier les formules que je vous ai données, ou bien n'en faîtes rien (car je ne suis PAS physicien)
Vous m'avez fait découvrir sur le net que "l'intensité du champ magnétique dépend de l'intensité du courant qui le produit".
Et c'est un élément de plus dans ma collection de passe-murailles.

Bonjour Soliris.
Vous n’êtes pas physicien et ça se voit dans le contenu de vos interventions.
Vous devriez limiter vos affirmations aux sujets que vous dominez.
Car vous interventions ne font que semer le trouble chez des personnes qui croient que vous connaissez quelque chose..
Au revoir.

[TTP38]

En tout cas, c'est une manière intéressante de pensée!
Je posterai la réponse si je la trouve!
Merci encore de votre aide et bonne journée.
TTP38.

[TTP38]

Bonjour tout le monde!

J'ai eu une réponse d'un de mes prof de physique et voici sa réponse:
" Si j'ai bien compris, cette énergie est l'aire du cycle d'hystérésis de l'aimant. Dans le cas d'un cycle très rectangulaire elle vaut 4*Ms * Hc avec Ms l'aimantation à saturation et Hc le champ coercitif:
https://en.wikipedia.org/wiki/Magnetic_hysteresis

Pour la force, on peut écrire l'énergie potentielle de l'aimant dans un champ B
Ep=-mu * B
Soit une force qui dérive du potentiel
F=-mu*grad(B)
avec mu le moment dipolaire magnétique: mu=Ms*V où V est le volume du matériau.

Donc le lien est presque direct entre la force et le gradient du champ et l'énergie associée au cycle d'hystérésis, pour peu que l'on connaisse le champ coercitif Hc par ailleurs."
Je vais essayer de trouver une réponse pour un aimant de néodyme grade 50 de 0,5cm^3 de volume et je posterai la démarche si je la trouve!

Bonne journée,
TTP38.

[soliris]

On peut lire dans Wikipedia (à propos d'hysteresis magnétique) :"L'hystérésis magnétique désigne le phénomène d'hystérésis observé lors de l'aimantation d'un matériau. Ainsi, lorsqu'un champ magnétique externe est appliqué à un matériau ferromagnétique tel le fer, les dipôles électriques atomiques s'alignent en fonction de ce dernier. Lorsque le champ est retiré, une partie de l'alignement demeure au sein du matériau. Ce dernier a été aimanté."

Le phénomène d'aimantation, après que le champ externe aît été retiré du matériau ferromagnétique, serait-il dû à un effet Larsen, une sorte d'amplification et bouclage permanents d'un "fluide magnétique" entrant et sortant par les pôles magnétiques de l'objet aimanté ?

[LPFR]

...
Le phénomène d'aimantation, après que le champ externe aît été retiré du matériau ferromagnétique, serait-il dû à un effet Larsen, une sorte d'amplification et bouclage permanents d'un "fluide magnétique" entrant et sortant par les pôles magnétiques de l'objet aimanté ?

Bonjour Soliris.
Désolé, mais comme d’habitude, c’est du n’importe quoi.
Pour des explications, limitez-vous aux sujets que vous connaissez.
Au revoir.

[Deedee81]

Salut,

Le phénomène d'aimantation, après que le champ externe aît été retiré du matériau ferromagnétique, serait-il dû à un effet Larsen, une sorte d'amplification et bouclage permanents d'un "fluide magnétique" entrant et sortant par les pôles magnétiques de l'objet aimanté ?

Non, c'est dû au fait que l'alignement subsiste après qu'on ait retiré le champ. Pas besoin d'invoquer un Larsen magique.

En plus c'était écrit noir sur blanc (heu, en bleu en fait ) dans la partie que tu cites toi-même.

[Nicophil]

Bonjour,

d'un "fluide magnétique" entrant et sortant par les pôles magnétiques de l'objet aimanté ?

La représentation du moment magnétique a changé au cours du temps. Avant les années 1930, on utilisait des charges magnétiques ponctuelles fictives. Depuis, on lui préfère une représentation à l'aide de boucles de courant. Les deux représentations donnent des résultats très similaires, il faut cependant garder à l'esprit qu'il n'existe pas de charges magnétiques dans la nature, et que celles-ci sont donc purement fictives.https://fr.wikipedia.org/wiki/Moment...agn.C3.A9tique

Vecteur axial (axe de rotation), précession : https://www.youtube.com/watch?v=NeXIV-wMVUk

[soliris]

Bonjour,

Vecteur axial (axe de rotation), précession : https://www.youtube.com/watch?v=NeXIV-wMVUk

J'ai bien aimé cette vidéo et la phrase du professeur: "none of this is intuitive"; merci pour ces liens.

[Nicophil]

C'est bizarre la Relativité, parce que le champ électrique exerce une force sur les charges électriques alors que le champ magnétique exerce un moment-couple sur les moments magnétiques : https://fr.wikipedia.org/wiki/Pr%C3%A9cession_de_Larmor

[Nicophil]

alors que le champ magnétique exerce un moment-couple

Hum non, pas un moment-couple... Mais un moment de force oui ?

[soliris]

Effectivement, j'ai du mal à m'imaginer qu'un champ magnétique exerce un moment couple sur les moments magnétiques, vu que le champ magnétique s'exerce dans un seul sens. Alors soit il y a quelque chose que nous ignorons sur la nature et le fonctionnement du spin, soit il s'agit d'un moment de force, bien que les dimensions soient différentes entre les 2 moments. Concernant la relativité, ce n'est pas du tout mon domaine.

[LPFR]

Effectivement, j'ai du mal à m'imaginer qu'un champ magnétique exerce un moment couple sur les moments magnétiques, vu que le champ magnétique s'exerce dans un seul sens. Alors soit il y a quelque chose que nous ignorons sur la nature et le fonctionnement du spin, soit il s'agit d'un moment de force, bien que les dimensions soient différentes entre les 2 moments. Concernant la relativité, ce n'est pas du tout mon domaine.

Bonjour.
Ne soyez pas si généreux.
N'attribuez pas votre ignorance à tout le monde.
Vous pouvez remplacer le nous par je.
Au revoir.

[TTP38]

Bonjour M. LPFR,

Je reviens vers vous pour savoir si vous connaissez la méthode pour démagnétiser un aimant dans une IRM? Après quelques recherches, la démagnétisation ou re-magnétisation dépend du champ coercitif de l'aimant. Si on applique un champ plus élevé que ce dernier, l'aimant peut se re-magnétiser ou démagnétiser. Est-ce vrai? (https://www.supermagnete.fr/faq/Que-...ion-coercitive).
Les tables de démagnétisations utilisent des champs alternants (http://www.vallon-degaussing.com/pdf...on_2015_LR.pdf). Dans une IRM, par exemple de 3T nous avons un champ allant de -3T (en début de l'IRM) à 3T (dans l'IRM). A votre avis, il suffirait donc de faire des aller et viens dans l'IRM à une vitesse constante, en clair de faire passer les aimants de -3T à 3T puis de 3T à -3T. Cela vous parait-il correcte?

[LPFR]

Bonjour M. LPFR,

Je reviens vers vous pour savoir si vous connaissez la méthode pour démagnétiser un aimant dans une IRM? Après quelques recherches, la démagnétisation ou re-magnétisation dépend du champ coercitif de l'aimant. Si on applique un champ plus élevé que ce dernier, l'aimant peut se re-magnétiser ou démagnétiser. Est-ce vrai? (https://www.supermagnete.fr/faq/Que-...ion-coercitive).
Les tables de démagnétisations utilisent des champs alternants (http://www.vallon-degaussing.com/pdf...on_2015_LR.pdf). Dans une IRM, par exemple de 3T nous avons un champ allant de -3T (en début de l'IRM) à 3T (dans l'IRM). A votre avis, il suffirait donc de faire des aller et viens dans l'IRM à une vitesse constante, en clair de faire passer les aimants de -3T à 3T puis de 3T à -3T. Cela vous parait-il correcte?

Bonjour.
À ma connaissance, le « gros » champ dans un appareil de IRMN est continu et non alternatif et dirigé dans l’axe du cylindre.
Ce n’est pas un champ qui peut démagnétiser. Il a plutôt tendance à magnétiser ce qui est magnétisable, quitte à modifier la direction de magnétisation.

Effectivement, pour démagnétiser on fait parcourir le cycle d’hystérésis à l’objet, avec un champ qui commence plus fort que la magnétisation d’origine et que l’on diminue progressivement.
Au revoir.

[TTP38]

Bonjour M. LPFR,

Merci de votre réponse.
Les IRM disposent de bobines de "contre champs" afin d'éviter que le champs se propagent sur plusieurs mètres. C'est pour cela que le champs varient de environ -3T à 3T pour une IRM 3T. J'ai déjà passé des aimants en neodymium dans une IRM et j'ai pu constaté que certains se sont démagnétisé et d'autre re-magnétiser.
D'après ce lien (http://www.vallon-degaussing.com/pdf...on_2015_LR.pdf) il existe 3 méthodes courantes afin de démagnétiser un aimant:
• La pièce est placée dans un champ magnétique alternant intense dont l‘intensité est
lentement réduite jusqu‘à zéro (démagnétisation à impulsions).
• La pièce est transportée lentement à vitesse constante à travers un champ magnétique
alternant intense.
• La pièce est réchauffée à plus de 800 °C (au-dessus de la température de Curie) et
refroidie lentement à un endroit magnétiquement neutre (seulement exposée au champ
magnétique terrestre).

Dans l'IRM, Je pense que je serai plus dans le cas n°2. Merci pour votre aide et vous souhaite une bonne journée.
TTP38.