Energie nécesaire pour un électroaimant

[invite8e757dd6]

Bonjour,

Je souhaite savoir si un électroaimant fixe dans l'espace, qui changerait de pôle tous les millisecondes exigerait de l'énergie pour attirer et repousser un aimant situé à un million de kilomètre ? Que la somme de l'attraction et de la répulsion soit nulle ou pas mais je considère que l'aimant est très lourd donc ne bouge pas.

Pour faire simple, j'attire de très loin un aimant un court instant et ensuite je le repousse un court instant.

NB: il n'y a rien d'autre que l'aimant et l'électromaimant (plus alim, et électronique, etc) dans l'Univers. Et c'est un problème théorique, je suppose que les matériaux sont parfaits, pas de pertes, etc.

bonne journée
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[Deedee81]

Salut,

La réponse est oui, pour deux raisons :

- d'abord à cause du phénomène d'hystérésis. A chaque changement l'aimant dissipe de l'énergie sous forme de chaleur. Idem pour les courants de Foucault. Mais on peut supposer que l'hystérésis est nul et le métal feuilleté à l'extrême empêchant tout courant de Foucault. Je suppose que ce n'est pas cet aspect là qui t'intéresse.
- Ensuite, si l'électro-aimant agit sur l'aimant (ou tout corps magnétisable) situé à distance, cet aimant (ou corps) émet lui aussi un champ magnétique qui va agit sur l'électro-aimant. Loi de Lenz. Ce champ magnétique va agir contre la cause de sa naissance et il va falloir fournir plus d'énergie pour obtenir l'inversion complète. S'il n'y a aucune perte, cette énergie va se retrouver dans le mouvement du corps lointain (sa vitesse peut-être infinitésimale si sa masse est colossale mais l'énergie cinétique sera la même que si le corps était léger).

[invite8e757dd6]

Merci Deedee81

Oui, pour le premier cas, je considère que c'est théorique donc pas de perte.

Pour le deuxième cas, que se passe t-il si ll'attraction est égale à la répulsion, donc sur un demi cycle, l'électroaimant exige de l'énergie et dans le demi cycle suivant il restitue cette énergie ou alors l'électroaimant consomme en attirant et en repoussant ?

a+

[phys4]

Je souhaite savoir si un électroaimant fixe dans l'espace, qui changerait de pôle tous les millisecondes exigerait de l'énergie pour attirer et repousser un aimant situé à un million de kilomètre ? Que la somme de l'attraction et de la répulsion soit nulle ou pas mais je considère que l'aimant est très lourd donc ne bouge pas.

Si l'électroaimant est parfait, alors il st possible de créer un circuit (à l'aide condensateurs) qui pourrait faire osciller le courant et produire l'alternance sans dépenser d'énergie en moyenne.
L'aimant situé à un million de kilomètres n'aura pas de conséquence.
Pour considérer les effets du champ lointain, il faut considérer les alternances de champ dans l'espace, avec une période de 500 Hz, il y aura plus de 1500 cycles de retard pour le champ perçu à 1 million de kilomètres. Il y a une cause de perte intrinsèque : si votre aimant est assez grand alors le champ rayonné ne sera pas négligeable et il faudra fournir la puissance du rayonnement.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8e757dd6]

Merci Phys4 c'est ce que je voulais savoir: l'énergie moyenne. Ah, oui, je n'avais pas pris en compte les retards, c'est dû à la limite de la vitesse de la lumière ?

C'est quoi la puissance de rayonnement ? C'est une énergie que l'électroaimant peut récupérer ?

a+

[Deedee81]

Merci Phys4 c'est ce que je voulais savoir: l'énergie moyenne. Ah, oui, je n'avais pas pris en compte les retards, c'est dû à la limite de la vitesse de la lumière ?

C'est surtout dû au fait que vu l'oscillation l'électroaimant va perdre puis gagner de l'énergie puis perdre etc... pendant les phases de freinage et d'accélération du corps.

C'est quoi la puissance de rayonnement ? C'est une énergie que l'électroaimant peut récupérer ?

Le champ magnétique étant variable => présence d'un champ électrique, donc électromagnétique => onde rayonnée (en ondes radios aux fréquences envisagées).
C'est une contribution qui m'avait échappé, désolé et merci à pyhs4.
Ce n'est pas récupérable à moins d'avoir une gigantesque coque autour qui capte tout le rayonnement, mais je ne suis pas sûr qu'un rendement de 100% soit envisageable.
La valeur perdue est très difficile à calculer.

[invite8e757dd6]

Merci Deedee81

Concernant la perte par rayonnement, c'est une perte au démarrage de l'électroaimant ou elle est continue (tout le temps) ? s'il n'y a pas de coque, l'énergie perdue est elle calculable (enfin si elle est continue) ?

a+

[Deedee81]

Concernant la perte par rayonnement, c'est une perte au démarrage de l'électroaimant ou elle est continue (tout le temps) ?

Continue, tant que le champ varie (ce qui est le cas puisqu'il oscille).

s'il n'y a pas de coque, l'énergie perdue est elle calculable (enfin si elle est continue) ?

Oui mais pas à la main amha. C'est archi compliqué et ça dépend de la structure de l'électroaimant.

[invite8e757dd6]

Ok, merci. Ce qui me chagrinne, c'est que si l'électroaimant est alimenté avec une alim en puissance limitée (piles par exemple), il ne peut tout de même pas alors créer le champ suffisant pour être ressenti à un million de km c'est cela ? En pratique, on choisi l'amplitude qu'on veut à un million de km, cela donne le champ à fournir et cela caractérise l'électroaimant et finalement son alim, c'est cela ?

a+

[Deedee81]

Ok, merci. Ce qui me chagrinne, c'est que si l'électroaimant est alimenté avec une alim en puissance limitée (piles par exemple), il ne peut tout de même pas alors créer le champ suffisant pour être ressenti à un million de km c'est cela ? En pratique, on choisi l'amplitude qu'on veut à un million de km, cela donne le champ à fournir et cela caractérise l'électroaimant et finalement son alim, c'est cela ?

Oui, bien sûr, comme pour toute applic. En fait, tout dépend de la puissance qu'on veut fournir (et on peut avoir à faire des mesures pratiques pour le déterminer ou consulter des abaques etc...) et de ce que peut fournir une pile.

C'est presque un métier à soi tout seul et qui doit demander pas mal de pratique.

[invite8e757dd6]

Et l'énergie que consomme l'électroaimant, elle va où ? Qu'est ce qui la stock ?

[Deedee81]

Et l'énergie que consomme l'électroaimant, elle va où ? Qu'est ce qui la stock ?

Elle va :
- dans la chaleur, pour les courants de Foucault et l'hystérésis
- dans l'énergie cinétique des corps pour l'énergie périodiquement dépensée puis récupérée
- dans le rayonnement pour l'énergie rayonnée

[invite8e757dd6]

Super, merci !