Electro aimant

[Alexandeeff]

Bonjour, je ne sais pas si c est véritablement le salon adapté pour cette question mais je me questionne sur les electros aimant et surtout quelles sont les différents paramètres qui joue sur la performance d'un electro aimant ducoup voici mes interrogations: Le diamètre du fil de cuivre composant l' EA joue t'il un rôle important? Comment calculer la force développer par un EA? Est il impératif d'avoir un morceau de métal au milieux de la bobine pour crée un champ électromagnétique ?l'épaisseur (difference de diametre)sur laquelle est est enrouler le fil est elle "équivalente" à l'épaisseur dans le sens de la hauteur / longueur du "cylindre" ou est ce que ces 2 parametre apporte des caractéristiques différent ?et enfin comment avoir le meuilleur rendement et comment faire pour avoir la meilleure efficacité (puissance de force par rapport à la taille/Quantité de fil)?
Merci beaucoup à ceux qui prendrons le temps de répondre à quelle que une de mes interrogations, bien évidemment je n'attend pas une réponse qui répond à tout mes question (j'en ai peut être posait un peu trop )
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[Antoane]

Bonjour,

En première approximation, le diamètre du fil n'a pas d'effet sur la force ou le champ créé : pour une fenetre de bobinage donnée (i.e. la surface transversale totale du bobinage en cuivre), prendre du fil plus fin permettra de faire plus de tours, mais moins de courant dans le fil. Comme c'est le produit [nombre de tours] * Courant qui crée le champ, ce produit N*I est relativement indépendant de la section du fil. Cette dernière a un impact sur la résistance électrique du bobinage, et donc de la tension de fonctionnement. En revanche, les pertes Joules seront relativement indépendantes de la section du fil choisie. En effet, ce sont les pertes, ou plus préciément la dissipation thermique, qui limitent (généralement) la densité de courant max admissible.

La présence d'un noyau magnétique (fer, acier, nickel, ferrite, etc.) permet de signifiativement augmenter le champs, d'un facteur 10 à >1000 suivant les géométries considérées.

Le fait que le noyau ait un diamètre différent des bobines ne joue pas directement.

Il faut minimiser la longeur des lignes de champs, et minimiser leur traversé de matéiraux paramagnétiques tels qe l'air.

On trouve des formules (semi-)analytiques ou empiriques pour la force dans des cas cannoniques, sinon il faut passer par une simulation par éléments finis, qui peut être relativement simple à faire -- suivant la géométrie exacte.

Connaitre la géométrie considérée aiderait à donner des conseils plus précis.

[Alexandeeff]

Bonsoir, merci beaucoup pour votre réponse, alors je suis pas sur d'avoir tous compris ( je suis niveau premiere) mais bon je pense en avoir saisis une partie , pour ce qui est de la géométrie envisager je suis pas sur de savoir exactement de quoi vous parler mais j'imagine que globalement c'est la forme et donc dans mon cas cylindrique, en prenant en compte cette géométrie êtes vous en mesure de me donner une idée du metal le plus adapter pour réaliser son "centre",si j'ai bien compris il faut donc trouver un compromis entre nombre de tour réaliser et courant accepté par le diametre du fil (question un peu naïve mais : qu'entendez par courant?, tension, intensité, puissance). Par ailleurs je n'est pas réellement compris cette phrase "Il faut minimiser la longeur des lignes de champs, et minimiser leur traversé de matéiraux paramagnétiques tels que l'air"surtout la première ligne qu'entendez vous par ligne de champs
Enfin, dernière question et je vous laisse tranquille, si c'est le nombre de tour qu'il faut prendre en compte est ce que cela a une importance (dans le cas de fil de cuivre et d'une tige de metal) si le fil est répartis sur tout la longeur de la tige ( par exemple 5 cm) avec par exemple un seul tour autour de cette dernière. Ou est ce différent si le fil est "étaler sur seulement 1cm mais que le fil fais 5 fois le tour de la tige?
En tous cas merci pour ces première réponse très intéressante
Alexandre

[f6bes]

Bjr à toi, Un courant en électricité...c'est TOUJOURS...l'intensité.
La puissance c'est le produit: tension x intensité.....c'est donc pas un...courant.
La tension, c'est une différence de potentiel entre deux points....donc pas un courant.
Ce qui compte c'est (pour faire simple) les ampéres/tour. (ampére par tour de fil).
Bonne journée

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

pour ce qui est de la géométrie envisager je suis pas sur de savoir exactement de quoi vous parler mais j'imagine que globalement c'est la forme

Oui. Quelle est l'application précise ? Pourais-tu faire un schéma de ce que tu envisages ?
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...tromagnet2.gif > C'est bien, les objects seront attirés par le tige de fer interne.
https://www.shutterstock.com/image-v...2066893232.jpg > C'est mieux, même s'il n'y a qu'une bobine. Les objets seront attirés par chaque "bout" du U et, surtout, au milieu.

et donc dans mon cas cylindrique, en prenant en compte cette géométrie êtes vous en mesure de me donner une idée du metal le plus adapter pour réaliser son "centre"

A priori du fer, ou de l'acier. Ce n'est pas le plus performant, mais déjà très bien et facile à trouver.

si j'ai bien compris il faut donc trouver un compromis entre nombre de tour réaliser et courant accepté par le diametre du fil

Plus ou moins... ca dépend des autres contraintes. Pour maximiser la force, il faut le plus de tours possibles, et le plus de courant (intensité en A) possible.

Par ailleurs je n'est pas réellement compris cette phrase "Il faut minimiser la longeur des lignes de champs, et minimiser leur traversé de matéiraux paramagnétiques tels que l'air"surtout la première ligne qu'entendez vous par ligne de champs

Ce serait plus simple à expliquer sur un exempüle précis, mais ce sont les lignes que l'on visualise avec de la limaille de fer possée au dessus d'un aimant https://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_...Magnet0873.png
Ou ce que montre Jamy https://www.youtube.com/watch?v=zDOlKllbW2M a 2:45

Enfin, dernière question et je vous laisse tranquille, si c'est le nombre de tour qu'il faut prendre en compte est ce que cela a une importance (dans le cas de fil de cuivre et d'une tige de metal) si le fil est répartis sur tout la longeur de la tige ( par exemple 5 cm) avec par exemple un seul tour autour de cette dernière. Ou est ce différent si le fil est "étaler sur seulement 1cm mais que le fil fais 5 fois le tour de la tige?

Sur cette structure : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89...tromagnet2.gif
cela importe peu.

Ce qui compte c'est (pour faire simple) les ampéres/tour. (ampére par tour de fil).

Non, ce sont les A*tours. C'est la même distinctions que kW*h vs kW/h ou A*h vs A/h ou, à l'opposé km/h vs km*h

[ArchoZaure]

Non, ce sont les A*tours. C'est la même distinctions que kW*h vs kW/h ou A*h vs A/h ou, à l'opposé km/h vs km*h

Non plus.
D'ailleurs vous vous en rendez compte assez facilement si vous imaginez un aimant avec des câbles de 10cm de diamètre.
Vous pouvez en faire des millions de tours si vous voulez, pour la même intensité que le petit aimant ça donnera un champ magnétique tout rikiki. En gros celui d'une barre linéaire... vu l'écartement des câbles entre eux et la diminution rapide de l'intensité du champ magnétique avec la distance.
C'est pour ça je pense qu'il faut établir la formule de l'intensité du champ magnétique selon la position considérée en prenant en compte tous les paramètres, et l'épaisseur du fil fait partie des paramètres (qui limite également l'intensité max).
Et aussi il faut définir comment on enroule.
En boule, en tore, en cylindre, en disque etc.

En gros, pour avoir un champ magnétique le plus puissant possible il faut caser le plus de longueur de câble possible dans le plus petit volume d'espace.

Le fait d'enrouler le câble ou pas ne change rien à la création du champ magnétique, mais l'enrouler permet de la caser dans un volume.

[Deedee81]

Salut,

Le fait d'enrouler le câble ou pas ne change rien à la création du champ magnétique

T'es vraiment sûr là ?
Bio et Savart vont se retourner dans leur tombe.

(quant à l'effet dont tu parles à cause du diamètre des câbles, tu as raison mais seulement si le diamètre des câbles est non négligeable devant la taille de l'engin. Pour des fins fils c'est négligeable même si bien entendu on essaie forcément de caser le tout dans un volume raisonnable mais ça c'est surtout une question pratique).

[ArchoZaure]

T'es vraiment sûr là ?
Bio et Savart vont se retourner dans leur tombe.

Oui j'en suis presque sûr.
Donc pour préciser ma pensée et je vous laisse corriger si vous n'êtes toujours pas d'accord.

C'est pas le fait que le courant électrique ne circule pas en ligne droite qui va produire un champ magnétique.
C'est parce qu'il circule tout court. C'est ce que disais plus haut.
C'est pas le fait de courber la circulation du courant qui va faire qu'on va avoir un champ magnétique plus intense.

Je mets la loi de Biot Savart en référence :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_de_Biot_et_Savart

je ne pense pas qu'elle est en contradiction avec ce que je dis.
Par exemple vous pouvez imaginer une barre flexible sur laquelle vous enfichez des jetons troués.
Ça vous fat un cylindre. Ça c'est le champ magnétique induit par la circulation des électrons (effet relativiste donc).
Mais si vous courbez la barre, imaginez que les jetons soient capables de se superposer dans l'espace : Donc oui, la loi de Biot Savart s'applique car là où les "jetons" se superposent l'intensité augmente et là où les "jetons" s'écartent (vers l'extérieur de la courbure...), l'intensité diminue.
Mais la somme (la puissance totale du champ) reste la même, que vous courbez le fil ou pas.

Ce qui est amusant c'est que le champ est du coup moins puissant à l'extérieur lorsqu'on enroule (ce que dit la loi de Biot Savart)
Mais heureusement on met un noyau en fer au centre (ou pas mais alors c'est un électroaimant pourri), qui peut alors lui-même se magnétiser et reporter la perte extérieure depuis l'intérieur.

Après vous avez raison sur un point.
Ça fait pas exactement pareil puisqu'un fil courbé dans l'espace va produire en plus un champ électromagnétique, comme le ferait toute charge circulant sous contrainte dans l'espace.

[Deedee81]

J'ai malheureusement pas le temps de creuser (semaine quasi terminé), Antoane reprendra peut-être le truc mais je pense qu'il y a un sérieux problème de clarté. Mais bon : avis à prendre avec des pincettes parce que justement je manque de temps.

Bon week-end

[f6bes]

Remoi, Google doit bien donner qq chose !!
https://www.google.com/url?sa=t&rct=...zuwHSCBnrxq2de
Désignation peut etre ..obsoléte , mais désignation tout de meme :

".....Un ampère-tour (AT) est une unité obsolète de force magnétomotrice (FMM) du système MKS (système mètre-kilogramme-seconde) qui représente un courant continu d’un ampère circulant dans une spire à un tour dans le vide. Le terme « tours » désigne le nombre d’enroulements d’un conducteur électrique comprenant un solénoïde ou une inductance. Un courant de 1 A circulant dans un inducteur avec une bobine de 10 tours génère une FMM de 10 AT..."

Bonne soirée

[Bitrode]

En gros, pour avoir un champ magnétique le plus puissant possible il faut caser le plus de longueur de câble possible dans le plus petit volume d'espace.

Le fait d'enrouler le câble ou pas ne change rien à la création du champ magnétique, mais l'enrouler permet de la caser dans un volume.

Non, ce que vous dites est totalement faux.
Sinon croyez-vous qu'on s'enquiquinerait à faire des solénoides, des tores, etc?
Il faut revoir les bases d'urgence!

[Bitrode]

Voici de quoi réviser:
[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.7.pdf"]
[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.8.pdf"]
[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.9.pdf"]

[ArchoZaure]

Non, ce que vous dites est totalement faux.
Sinon croyez-vous qu'on s'enquiquinerait à faire des solénoides, des tores, etc?
Il faut revoir les bases d'urgence!

Quel rapport avec la question ? Développez.
Vous pensez par exemple qu'enrouler un fil sur un cube en métal ne permettra pas d'obtenir un électroaimant ?
Vous remarquerez que dans ce cas de figure tous les fils sont droits, sauf aux angles.

[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.7.pdf"]
[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.8.pdf"]
[URL="https://physique.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.9.pdf"]

Vous avez remarqué au moins que rien dans ces trois documents ne permet d'affirmer que c'est le fait de courber un fil qui engendre ni modifie le champ magnétique ?

[Bitrode]

Je ne comprends pas ton histoire de fils droits sauf aux angles... ça s'appelle des spires, appelle un chat un chat.
Lis plus attentivement et le reste suivra.
Ou pas.

[gts2]

Quel rapport avec la question ?

Quel rapport entre vos remarques et la définition des Ampères-tour ?

[f6bes]

Quel rapport avec la question ? Développez.
Vous pensez par exemple qu'enrouler un fil sur un cube en métal ne permettra pas d'obtenir un électroaimant ?
Vous remarquerez que dans ce cas de figure tous les fils sont droits, sauf aux angles.



Vous avez remarqué au moins que rien dans ces trois documents ne permet d'affirmer que c'est le fait de courber un fil qui engendre ni modifie le champ magnétique ?

Mais personne ne parle de cela:...SAUF toi!
Donc on s'en fout que les fils soient droits, tordus ...ou tout autre chose....suffit que ça forme des....spires ...tout bétement.
Personne n'a affirmé autre chose !

A+

[ArchoZaure]

Mais personne ne parle de cela:...SAUF toi!
Donc on s'en fout que les fils soient droits, tordus ...ou tout autre chose....suffit que ça forme des....spires ...tout bétement.

Et rebelote, vous voyez comment vous continuez à confondre ?
Rien à voir avec les spires.
Le magnétisme créé est juste la somme des magnétismes élémentaires créés par du courant circulant.
Il se trouve qu'on met des spires pour concentrer les effets dans un volume.
C'est juste du design, rien de fondamental là dedans.

Quel rapport entre vos remarques et la définition des Ampères-tour ?

La formule qui donne N*(champ par tour) pour un cylindre est bien sûr une approximation raisonnable qu'un technicien (pas un physicien en recherche fondamentale, là il va rigoler) peut employer dans le cas de certains bobinages, bien que le résultat précis soit faux.
Par exemple, si vous commencez à bobiner un cylindre sur un axe très fin (genre 1mm) un fil sur 5cm , "la formule" commence à battre de l'aile.
Parce-que la longueur du fil pour faire un tour au centre est très différente de la longueur de fil pour faire un tour sur les dernières spires vers l'extérieur du cylindre.
Or c'est LA LONGUEUR du fil qui détermine l'intensité de champ magnétique et non pas "le nombre de spire".
Ensuite, et c'est aussi là où la conception du "plus on courbe le fil" et plus on a de l'intensité magnétique mise en relation avec le nombre de tour serait de toutes façons fausse, c'est que la courbure au centre est plus grande que la courbure à la périphérie du cylindre.

Ensuite, comme je l'ai déjà fait remarqué, ça ne sert plus à rien de bobiner indéfiniment des spires, car passé un seuil N qui dépend du diamètre du fil, le champs ne vaudra pas plus, plus on augmente N.

Et puis ça dépend aussi pour préciser, non pas uniquement du diamètre mais aussi comment on positionne les fils les uns contre les autres.
Un bobinage mal fait sera presque deux fois moins puissant, pour le même N, qu'un bobinage optimisé.
Le bobinage optimisé doit compacter le plus possible la longueur du fil, donc respecter un enroulement en spirale, sans jamais passer en diagonale sur un autre fil.
Du coup la couche 2 va s'intercaler sur la couche 1. On n'empile pas les fils, on les intercale entre couches.

Personne n'a affirmé autre chose !

Si. Relisez bien les réactions.

[Bitrode]

Un peu plus tôt tu disais que la structure du bobinage n'avait aucune importance, et là tu nous sors le contraire, faudrait savoir.
Bon j'ai perdu assez de temps avec toi, pas envie de te donner une nouvelle occasion de troller comme en discussions scientifiques.
Marre de ces gens qui réécrivent la physique comme ça les arrange.
Après tout c'est à la modération de s'occuper de ton cas.
Ciao.

[stefjm]

Sans compter que le champ reste dans la bobine et est négligeable dehors...

[ArchoZaure]

Un peu plus tôt tu disais que la structure du bobinage n'avait aucune importance, et là tu nous sors le contraire, faudrait savoir.

Vous n'avez rien compris. J'ai jamais dit ça.

Bon j'ai perdu assez de temps avec toi, pas envie de te donner une nouvelle occasion de troller comme en discussions scientifiques.
Marre de ces gens qui réécrivent la physique comme ça les arrange.
Après tout c'est à la modération de s'occuper de ton cas.
Ciao.

C'est vous le troll. Insulter et se sauver en criant au loup au lieu de faire appel à des raisonnements scientifiques, c'est bien un comportement de troll.

Sans compter que le champ reste dans la bobine et est négligeable dehors...

Ça je l'ai déjà précisé.

[ArchoZaure]

et enfin comment avoir le meuilleur rendement et comment faire pour avoir la meilleure efficacité (puissance de force par rapport à la taille/Quantité de fil)?

Donc pour en revenir à la question posée et le but de mon intervention.

La formule qui dit que la force de électroaimant dépend de l'intensité du courant et du nombre de spires N ne permet absolument pas de répondre à cette question.
Puisque sinon je demande : Quelle doit être la valeur de N ?
D'où l’intérêt de comprendre comment ça marche mais si je suis le seul à me poser cette question et que le faire c'est troller, bonne chance (mais peut-être qu'un ingénieur a déjà "trollé" dans son labo et déterminé la formule complète et qu'on peut la lui emprunter )