Les gadgets à lévitation magnétiques

[fichter]

Bonjour,
je possède cet objet:
https://static.fnac-static.com/multi...magnetique.jpg

je m'interrogeais aussi sur ceux-ci où cette fois les électro aimants sont en-dessous de l'objet en lévitation:
https://www.youtube.com/watch?v=ZGx2mUvH-9I

Déjà est ce que j'ai raison de penser que pour ces derniers s'il y a toujours 4 électroaimants c'est pour que les lignes de champs magnétiques de ces derniers créent comme un entonnoir où l'objet magnétique repose de façon stable, contrairement au 1er lien où l'objet doit tomber dans les lignes de champ d'un seul électro aimants ?
Et pour ce dernier cas si ces lignes ressemblent à ça :
https://upload.wikimedia.org/wikiped...ylines.svg.png
comment fait l'objet polarisé pour rester en équilibre (sachant en plus que s'il touche le haut de l'appareil il est attiré fortement comme on voit sur la video), il est coincé entre 2 lignes de champ horizontales ??
-----

[fichter]

cette video là, (l'ancienne passsait pas):
https://www.youtube.com/watch?v=WBNnAIy1hYo

[f6bes]

Bjr à toi,
Si c'est des électro-aimant (pas des aimants) il est possible de doser ( faire varier automatiquement) le champ
de ceux ci de açon à maintenir ( compenser ) finement les efforts nécessaires. Le champ généré n'est certainement
pas de valeur fixe et immuable (sinon y aurait pas besoin de cette électronique embarquée !)
Bonne soirée

[fichter]

merci pour ta réponse, oui ils disent bien dans la description " Un électro-aimant + un capteur de champ magnétique. La base contient un microprocesseur et les composants de contrôle électronique qui font léviter le gadget".
Mais ça m'étonne qu'il y ait un système de réaction pour compenser le mouvement car c'est vraiment très stable et immobile. Je pensais plutôt que la stabilité ressemblait à celle de poser un objet aimanté (globe) dans une sorte de creux (donc stable) de lignes de champs magnétique.

En tout cas, oui, j'aurais aimé voir l'allure des lignes de champ générées par le ou les électro aimants, et avoir une idée mécanique de ce qu'il se passe. Et il y a vraiment rien à ce sujet sur le net...

[A voir en vidéo sur Futura]

[fichter]

Si je viens de trouver un semblant de réponse:
https://www.youtube.com/watch?v=zebz5aj5dMc

Je croyais à tort que les 4 aimants formaient un tunnel de lignes de champs stable, mais en fait c'est juste l'anneau du bas qui provoque la lévitation générale et ce de façon instable (comme une bille à la surface d'une sphère) du mobile,
et en revanche la stabilité est assurée par les 4 bobines dont 30x fois par seconde le capteur de chacune d'elle regarde si l'aimant mobile va vers elle auquel cas elle le repousse magnétiquement légèrement. Donc effectivement c'est de l'équilibre compensé en continu.

Bon bien c'est clair.

[fichter]

en fait il y lui qui dit que les 4 électroaimants déforment le champ général créé par l'anneau du fond pour lui donner une forme stable de tunnel où le mobile peut reposer:
https://www.youtube.com/watch?v=hd66EQnxWL8

et puis il y a lui :
https://www.youtube.com/watch?v=zebz5aj5dMc
qui dit que un peu comme pour un flipper quand l'aimant qui doit léviter s'approche un peu trop d'un des 4 électroaimants il génère un champ qui repousse le mobile pour le garder stable.

Je pense que c'est un surtout cette 2nd solution qui décrit le mieux ce qui se passe, mais peut-être que le champ statique de l'anneau est légèrement déformé par une des 4 bobines, mais bon au final c'est un peu pareil.

[f6bes]

Remoi,
SI il ya un microprocesseur...c'est pas pour rien et bien sur il SAIT réagir à la moindre sollicitation...qui passe INAPERCU pour toi.
C'est la "magie" de l'informatique...ça sait réagir...hyper vite et au moindre pouilliéme...invisible pour l'observateur.
Bonne journée

[fichter]

oui c'est ce que j'ai vu ici:
https://www.youtube.com/watch?v=HYJW...0VEXWRqt5cy1iQ
ça travaille à 70Mhz

et là ils disent qu'il faut un logiciel pour calculer les lignes de champ et pas seulement avec qques formules:
http://forums.futura-sciences.com/ph...ro-aimant.html

Enfin maintenant j'en suis sûr le principe n'est pas de créer un coussin un peu creux où un aimant reposerait de façon stable comme une bille dans sur une surface en selle de cheval.

[stefjm]

En tout cas, oui, j'aurais aimé voir l'allure des lignes de champ générées par le ou les électro aimants, et avoir une idée mécanique de ce qu'il se passe. Et il y a vraiment rien à ce sujet sur le net...

Il y a mon explication théorique ici :
http://forums.futura-sciences.com/ph...ml#post4308318

Enfin maintenant j'en suis sûr le principe n'est pas de créer un coussin un peu creux où un aimant reposerait de façon stable comme une bille dans sur une surface en selle de cheval.

Si. C'est à peu près le même principe.
Cela revient à créer un puits de potentiel dans lequel la boule reste.
Simplement, cela ne peut pas se faire de façon statique avec des aimants. Il faut forcément un capteur de position (dans vos exemples un capteur de champ magnétique) pour que le système sache où est la boule et agisse en conséquence sur les électroaimants.

[fichter]

Je vois, comment tu as trouvé la formule Fe (c'est la force de Lorentz c'est ça?) = 1/(Zmax-Z)^2
Sinon, on parle bien d'un mobile suspendu avec l'électroaimant au-dessus qui attire, et non l'inverse où l'électro aimant repousse ?

[fichter]

En fait j'ai l'impression qu'il s'agit de l'équilibre que dans une dimension, verticale par ex si l'aimant est suspendu avec l'électro aimant dessus qui créé une force d'attraction.
J'ai repris le schéma pour essayer de comprendre:


Et donc si j'ai bien compris la position d'équilibre étant la hauteur où la Fe=P, vu qu'en courant continu si le mobile remonte il va rencontrer une force encore plus grande et ça va diverger jusqu'au blocage, et réciproquement s'il descend trop la Fe va elle aussi diminuer et ça va aussi s'amplifier jusqu'à ce qu'il tombe, cet pt d'équilibre est donc instable.
C'est pourquoi il faut un courant alternatif pour permettre une pente de la fonction Fe(z) inverse à celle Fe(z) de l'électroaimant en courant continu. Ce qui fait que si z↑ alors Fe↓ et si z↓ alors Fe↑.
c'est pourquoi seul le pt d'équilibre Zo est stable en alternatif.
Dites moi si j'ai bon. Et aussi je vois pas du tout comment vous avez obtenu la formule pour Fe en fct de z pour l'électro aimant tant en continu qu'en alternatif.

[fichter]

enfin pour faire simple dans un électro aimant la force magnétique décroit avec la distance alors qu'il faudrait faire l'inverse si je ne me trompe.
Mais pourquoi dans un électro aimant en alternatif le champ croit, décroit, puis recroit avec la distance ? est ce que ça vient du courant induit qui s'oppose au courant général et donc au champ créé ?
Mais si c'est le cas ça se fait dans le temps, pas dans l'espace selon la distance z ....

* dsl pour mes questions, j'avoue pour le coup que je connais pas grand chose à l'électromagnétisme

[Resartus]

Bonjour,

En attractif (objet au dessus des électroaimants), votre explication simple en 1D (la hauteur) est la bonne : le poids est constant, mais si on s'éloigne la force diminue. Le point d'équilibre est instable
En répulsif, c'est un peu plus compliqué : Si l'objet était contraint de rester vertical et dans l'axe, le point d'équilibre serait stable : quand l'objet s'éloigne, la force de répulsion diminue et il revient
Mais quand on analyse toutes les dimensions (déplacements latéraux et possibilités de rotation), on se rend compte que la configuration autour du point d'équilibre est (comme vous l'aviez intuité dans un de vos messages) en forme de "selle de cheval". Il y a toujours des directions de déplacement (ou de rotation) qui font diminuer l'énergie et l'objet peut s'enfuir selon ces directions
Mathématiquement, c'est lié au fait que le laplacien de l'énergie est nul (en gros, c'est la somme de toutes les "courbures" c.a.d. les dérivées secondes).
Et peu importe le moyen d'obtention de ce champ magnétique statique (aimants, ou électroaimants continus ou alternatifs)

C'est pour cela qu'il faut un système actif (c'est à dire qui fasse varier la champ en fonction de la position de l'objet) pour faire fonctionner ces gadgets.

Il existe cependant un moyen pour un objet d'être stable dans un champ magnétique statique. C'est le diamagnétisme parfait qu'on observe dans les supraconducteurs, et qui répond à d'autres équations.
Mais à ce jour ni les basses températures nécessaires ni les matériaux requis ne sont très accessibles au grand public...

[fichter]

Très bien merci, oui ça confirme ce que je pensais, et c'est clair que mon engin est pas refroidi à l'azote liquide ^^
Et pour le changement du champ magnétique avec un électroaimant parcouru par un courant alternatif qqu'un peut me faire un topos qui résume bien le truc.

[Resartus]

Rebonjour,

Je rectifie ce que j'ai écrit :
Avec des electroaimants alternatifs à fréquence suffisamment élevée, les courants de Foucault pourraient permettre la lévitation stable sans asservissement d'un objet en cuivre (mais avec sans doute une montée rapide en température qui rendrait difficile d'en faire un gadget grand public)

Si vous en sentez le courage, j'ai trouvé cette thèse dont les premières pages récapitulent les diverses possibilités...
https://hal.archives-ouvertes.fr/tel-00569274/document

[stefjm]

Bonjour,

Je vois, comment tu as trouvé la formule Fe (c'est la force de Lorentz c'est ça?) = 1/(Zmax-Z)^2

Bonjour,
C'est la forme général de décroissance d'un champ créé ponctuellement, qu'il soit magnétique, électrique ou gravitationnel.
En gros, c'est obtenu éventuellement avec un développement limité autour du point qui nous intéresse.

J'avais bien pris soin de signaler que l'expression était donnée à la louche et que si c'était trop faux, les physiciens de ce groupe n'auraient pas manquer de le signaler et de proposer une expression plus adéquate.

Sinon, on parle bien d'un mobile suspendu avec l'électroaimant au-dessus qui attire, et non l'inverse où l'électro aimant repousse ?

Oui. Parce que c'est plus simple : Il n'y a pas besoin de gérer les cotés.

Avec des electroaimants alternatifs à fréquence suffisamment élevée, les courants de Foucault pourraient permettre la lévitation stable sans asservissement d'un objet en cuivre (mais avec sans doute une montée rapide en température qui rendrait difficile d'en faire un gadget grand public)

@ fichter
Oui, il y a moyen de faire des choses avec un courant alternatif pour induire un courant dans l'objet en lévitation, mais cela chauffe grave!
Il y a 20 ans, au Palais de la découverte à Paris, il y avait (a encore?) une expérience de lévitation par en dessous avec courant alternatif pour faire léviter un plateau d'aluminium sur lequel cuisait des oeufs sur le plat! Comme il y avait 3 bobines, il déphasait et faisait tourner doucement le plateau en lévitation.

J'ai pas trouvé en français :
https://www.youtube.com/watch?v=txmKr69jGBk

Toutes la vidéo est sympa.

[fichter]

- oui c'est ce que j'ai compris après, que comme pour le champ gravitation c'est du style divisé par la distance au carré.

- ok c'est pour ça qu'un électro aimant avec du courant alternatif repousse, ça induit dans l'objet qui lévite des courants qui eux-même produisent un champ magnétique opposé.
Mais dans les trucs commerciaux où il y a répulsion par en-dessous j'ai l'impression que c'est un anneau aimanté qui s'occupe de repousser et la stabilité est assurée en revanche par 4 électroaimants qui attirent mais si j'ai bien compris: la grosse différence est que pour ces 4 électro aimant qui stabilise on n'est pas dans le cas d'un Electroaimant qui doit être parcouru par un gros courant alternatif pour soulever un poids et qui donc risque de chauffer, mais juste par des électroaimants parcourus par du continu mais en commutation très rapidement pour assurer une bonne stabilité.

Dans le cas d'un mobile suspendu qui attire il y a cette video où la régulation se fait par un asservissement à correcteur Proportionel Dérivé:
https://www.youtube.com/watch?v=orwqr1NQQh0

A priori vu le circuit électronique je suis pas sûr qu'un micro processeur soit utile, ils ont voulu dire microcontrolleur.

[stefjm]

oui, c'est tout à fait cela.
Avec les caractéristiques que j'ai données, on n'a que l'aspect statique.
Si on asservit avec un proportionnel, il n'ya pas de stabilisation: au mieux, cela oscille sans s'arrêter et en pratique, cela diverge.
D'où la correction dérivée qui freine pour s'arrêter au point d'équilibre devenu stable.

[fichter]

Ah je vois...
Bon bien merci, là je crois que j'ai déjà beaucoup mieux cerner le truc.
J'ai l'objet décrit au début, et j'avoue que c'est un vrai régal pour les yeux.