Principes Fondamentaux du Magnétisme et de l'Électromagnétisme

Propriétés Magnétiques

Le champ magnétique est appelé la région de l'espace autour d'un aimant où l'action magnétique se manifeste.

Dans cette région, toute particule de fer est attirée par l'aimant, et à l'extérieur, elle ne subit pas d'attraction.

Le champ magnétique est représenté par des lignes de force. Il est reconnu qu'elles vont du pôle Nord au pôle Sud.

S'ils se rapprochent des pôles de même signe, il y a une répulsion.

Le Flux Magnétique

Le flux magnétique est appelé le nombre de lignes de force qui traversent une surface placée à l'intérieur d'un champ magnétique.

Perméabilité et Réticence

En ce qui concerne les propriétés magnétiques des corps, sont appelés perméables ceux qui laissent passer le flux magnétique, montrant une faible résistance à ce passage, qui est appelée réticence.

Lorsqu'un corps perméable est placé dans un champ magnétique uniforme, il y a une concentration des lignes de force dans le matériau perméable, ce qui est connu sous le nom d'induction.

Électromagnétisme

En appliquant un courant, des effets magnétiques sont obtenus.

L'expérience d'Oersted montre que le courant électrique crée un champ magnétique dans l'espace qui l'entoure.

Plus le courant est élevé, plus le champ magnétique est intense.

Règle de la Main Droite

La direction des lignes de force dépend du sens du courant et peut être déterminée par la règle de la main droite, qui consiste à saisir le fil avec cette main, de sorte que le pouce indique le sens du courant. Les doigts indiquent alors le sens des lignes de force.

Bobines et Électro-aimants

• Si, au lieu d'un câble linéaire, on utilise une bobine, le champ magnétique généré est plus élevé.
• Si, au lieu d'une seule boucle, nous avons N spires, ce champ magnétique est augmenté de N fois.
• Si l'on insère un noyau magnétique, le champ magnétique est renforcé.

Les électro-aimants trouvent une large application dans les relais, qui sont des dispositifs formés par un électro-aimant et un morceau de fer doux, appelé l'armature, qui est attirée par l'électro-aimant lorsqu'il y a passage du courant dans la bobine.

Circuits Magnétiques

Un circuit magnétique est le chemin fermé suivi par les lignes de force, à travers un matériau ferromagnétique, pouvant inclure des intervalles d'air.

Dans les circuits magnétiques, le flux est comme un courant de lignes de force qui sont mues par la force magnétomotrice (FMM) et qui rencontrent une difficulté dans leur mouvement, appelée la réticence.

Induction Électromagnétique

Lorsque vous déplacez un conducteur dans un champ magnétique, il apparaît un courant électrique. Ce phénomène est appelé induction électromagnétique.

Si, au lieu d'un câble, c'est une bobine, le courant qui émergera sera plus élevé. L'intensité du courant induit est d'autant plus grande que le champ magnétique est fort et que la vitesse de mouvement de la bobine est élevée.

Que ce soit le mouvement de l'aimant ou de la bobine, la chose importante est qu'il y ait une variation du flux. Le mouvement de la bobine doit couper les lignes de champ magnétique. Si elle se déplace parallèlement, aucun courant n'est généré.

Règle de la Main Droite de Fleming

Le sens de la force électromotrice (f.é.m.) induite dans le conducteur peut être connu par l'application de la règle de la main droite de Fleming :

Placez le pouce, l'index et le majeur de la main de manière à former des angles droits entre eux. Si le pouce correspond à la direction du mouvement du conducteur et l'index à la direction du champ magnétique, le majeur indique la direction de la f.é.m. induite.

Induction Mutuelle et Transformateurs

Les effets de l'induction électromagnétique se produisent également dans les solénoïdes. Si nous plaçons une bobine reliée à un générateur, la fermeture de l'interrupteur permet au courant électrique de passer à travers elle et, par conséquent, crée un champ magnétique, d'autant plus grand que le courant est fort.

Si l'on place une seconde bobine à proximité, reliée à un galvanomètre, celle-ci est soumise aux lignes de force, ce qui produit le phénomène d'induction mutuelle.

L'induction entre deux bobines a une application principale dans les transformateurs. Le transformateur se compose de deux bobines enroulées l'une sur l'autre et toutes deux sur un noyau magnétique.

Pour créer du courant dans le secondaire, il faut provoquer un changement de flux, ce qui est souvent obtenu en utilisant du courant alternatif (CA). Le courant dans le secondaire est également alternatif.

Pour une utilisation dans la voiture (ou pour obtenir du courant continu), il est nécessaire d'effectuer une opération de redressement pour le transformer en courant continu (CC). Ceci est réalisé avec l'utilisation de redresseurs à diodes.

Les noyaux des bobines sont souvent en fer, qui est un conducteur électrique, et sont donc soumis, comme les bobines, à des variations du champ magnétique.