Aimant permanent paradoxe

[nodarp]

Aimant paradoxe.

On pourrait comparer un aimant à un ressort que l’on aurait tendu et au bout duquel on ne pourrait accrocher que des métaux ferreux. Le ressort les soulèverait en dépensant une partie du travail mis en réserve lors de la mise en tension. On ne pourrait retirer le morceau de fer qu’en remettant le ressort dans son état initial , c’est-à-dire en rendant au ressort le travail qu’il a fourni. A cette condition le bilan énergétique est nul pour le ressort …et on aurait ainsi simulé le comportement d’un aimant.
Le paradoxe c’est qu’après avoir pendu un morceau de fer , l’énergie potentielle du ressort a diminué et que l’on ne pourra plus lui accrocher autant de morceaux que l’on veut. L’aimant lui acceptera autant de morceaux de fer que l’on voudra lui accrocher sans faiblir.
Non ?
Ainsi disposerait -t-on d’une énergie inépuisable, sauf à fournir des morceaux de fer.
Un moteur qui consommerait du fer !
Où est l’erreur ?
-----

[chris28000]

. L’aimant lui acceptera autant de morceaux de fer que l’on voudra lui accrocher sans faiblir.

Non, car en ajoutant du fer , on modifie le champ magnétique de l'aimant.

[Deedee81]

Salut,

En effet. Il suffit d'ailleurs d'essayer. Prendre un aimant (un aimant pour frigo suffit). De petits trucs en fer, par exemple des vis ou des trombones. Les placer une à une... à un moment donné ça ne va plus tenir (il peut éventuellement falloir beaucoup, ça dépend des tailles). Je pensais d'ailleurs qu'on s'était tous amusé à ça étant petit (avec papa qui râle parce qu'on a embarqué ses trombones )

[nodarp]

Oui, le champ est modifié, « canalisé », mais rien ne dit qu’il est affaibli. Quels sont les paramètres physiques qui marquent ce changement ? Mathématiquement, ça donne quoi ?
Comment s’appliquent ici les équations de maxwell ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[chris28000]

La circulation du champ B le long de sa ligne n'est pas modifiée, mais le champ est modifié localement.

[chris28000]

j'ai une bêtise pour B,
c'est la circulation de H qui n'est pas modifiée, mais H est modifié localement.
B=u0.H_aimant+M_aimant dans l'aimant
B=u0.H_fer+M_fer dans le fer.
B=u0.H_air dans l'air.

[Kiraxel]

Moi d'ailleurs j'ai toujours eu du mal à comprendre d'où vient l'énergie d'un aimant permanent.

Un électro-aimant, paradoxalement, c'est plus simple à comprendre. L'énergie provient de l'alimentation électrique reliée à l'électro-aimant.

Mais pour un aimant permanent, je ne sais pas trop.

J'ai cru comprendre, il y a très longtemps, en cours, que ça avait un lien avec l'orientation des spins nucléaires des atomes du matériau, mais ça n'explique toujours pas d'où vient l'énergie.


Et je crois que cette question n'est pas si "stupide" que cela (en raccord avec le post de nodarp) car il y a des charlatans qui prônent le mouvement perpétuel/l'énergie infinie avec des aimants permanents.


XXX on va éviter de faire de la pub pour ce genre de krank XXX

[Dynamix]

il y a des charlatans qui prônent le mouvement perpétuel/l'énergie infinie avec des aimants permanents.

Ils se basent sur l' idée fausse qu' il y a de l' énergie dans un aimant .

[chris28000]

Un électro-aimant, paradoxalement, c'est plus simple à comprendre. L'énergie provient de l'alimentation électrique reliée à l'électro-aimant.

Quand le morceau de fer est en contact avec l'aimant, il ne se déplace pas, donc la force communiquée par l'aimant ne travaille pas, donc pas d'énergie suppémentaire à fournir

[gts2]

Il y a bien de l'énergie dans un aimant qui diminue lorsqu'on approche un morceau de fer et qui est restitué lorsqu'on retire le morceau de fer.

[Deedee81]

Salut,

Il y a bien de l'énergie dans un aimant qui diminue lorsqu'on approche un morceau de fer et qui est restitué lorsqu'on retire le morceau de fer.

Il serait peut-être juste de parler de l'énergie totale dans l'aimant et le champ magnétique environnant qu'il génère (l'aimant est forcément un peu affecté, le fer se magnétisant et agissant en retour sur l'aimant). D'une manière générale, l'énergie totale et le champ avec des déplacements de dipôles (que ce soit magnétique ou électrique) c'est franchement pénible à calculer.

[Dynamix]

Il y a bien de l'énergie dans un aimant qui diminue lorsqu'on approche un morceau de fer et qui est restitué lorsqu'on retire le morceau de fer.

En absence d' un "morceau de fer" , il n' y a pas de force ni d' énergie .
Donc il n' y a pas d' énergie dans un aimant
Il y a de l' énergie potentiel dans un ensemble aimant plus "morceau de fer" .

[Deedee81]

En absence d' un "morceau de fer" , il n' y a pas de force ni d' énergie .
Donc il n' y a pas d' énergie dans un aimant
Il y a de l' énergie potentiel dans un ensemble aimant plus "morceau de fer" .

Excuse-moi, mais si tu prends un barreau de fer non aimanté puis que tu l'aimantes, ça coute de l'énergie. Et l'énergie magnétique ça se calcule.
(pas de force ça non, évidemment, faut un objet dans le champ magnétique pour avoir une force)

Mais évidemment comme on fixe le zéro comme on veut

[gts2]

En absence d' un "morceau de fer" , il n' y a pas ... d' énergie. Il y a de l' énergie potentielle dans un ensemble aimant plus "morceau de fer" .

OK, on va donc prendre l'énergie de l'aimant et du champ environnant nul. Calcul à la louche : le fer occupant un volume V avec le champ B, possède une énergie magnétique . Lorsqu'on l'enlève pour mettre du vide à la place, le même volume possède l'énergie , l'énergie a bien augmenté (fournie par l'opérateur qui a tiré sur le morceau de fer pour l'enlever), et puisque cette énergie finale est nulle (aimant seul avec son champ), cela signifie que l'énergie potentielle (aimant+fer) est négative.

[Kiraxel]

Mais pourquoi avoir supprimé le lien de la vidéo que j'avais posté ?

Ce n'était pour leur faire de la "pub", mais pour dénoncer justement ces raisonnement fallacieux ! (Et de constater amèrement la méconnaissance du grand public des principes de la thermodynamique....)



Sinon autre question : est ce qu'un aimant permanent perd de son aimantation au cours du temps ?
Est ce que pour des temps très long, le matériau peut perdre ses propriétés d'aimantation ?

[nodarp]

Bonjour,
Oui, ce que dit gts2 est intéressant : il part de l’état « aimant plus fer collé », et il arrache le fer !Ce faisant il redonne de l’énergie à l’aimant, celle qu’il avait avant le collage.
Les équations ne sont pas très parlantes pour beaucoup d’entre nous. Mais gts2 m’a inspiré l’expérience de pensée de l’aimant cassé. Coupon un barreau aimanté en 2.Il nous faut fournir du travail pour éloigner les 2 parties jusqu’à ce que l’attraction soit négligeable. A première vue chaque morceau a la moitié de l’énergie potentielle du barreau d’origine, moins la moitié de l’énergie d’éloignement. Par l’opération « cassure + éloignement » on a retiré au système l’ énergie W. En répétant l’opération pour tous les autres morceaux, le champ magnétique disparait et on a fourni l’énergie nécessaire à la désaimantation. D’ailleurs, ayant mesuré W de la première cassure, on doit pouvoir calculer l’énergie d’origine de l’aimant. Il est vrai qu’un morceau de fer doux n’est pas un aimant et, qu’après séparation l’aimantation reste toute coté aimant , mais on conçoit qu’elle soit diminuée du travail d’éloignement.
Bref je ne vois plus de paradoxe coté bilan énergétique, mais mathématiquement (maxwell),ça n’a pas l’air évident !
Merci à tous.

[obi76]

Mais pourquoi avoir supprimé le lien de la vidéo que j'avais posté ?

Ce n'était pour leur faire de la "pub", mais pour dénoncer justement ces raisonnement fallacieux ! (Et de constater amèrement la méconnaissance du grand public des principes de la thermodynamique....)

Pour éviter d'améliorer leur page rank... Et si je l'ai enlevée, ce n'est pas pour que vous le remettiez, merci.

[chris28000]

Il y a bien de l'énergie dans un aimant qui diminue lorsqu'on approche un morceau de fer et qui est restitué lorsqu'on retire le morceau de fer.

D'aillleurs pour s'en convaincre, on peut remplacer l'aimant par une bobine parcourue par un courant I constant .Pendant qu' elle attire le morceau de fer, le flux magnétique augmente et le courant diminue, pour reprendre sa valeur une fois le fer à l'intérieur.
Quand on retire le morceau de fer , le flux magnétique diminue et le courant augmente, pour reprendre sa valeur initiale une fois le fer complètement extrait.