Courants de Foucault - Définition

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On appelle courants de Foucault les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit par la variation au cours du temps d'un champ magnétique extérieur traversant ce milieu (le flux du champ à travers le milieu), soit par un déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) de cette masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un...) dans un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) constant. Ils sont une conséquence de l'induction magnétique (Le phénomène d'induction électromagnétique (ou induction magnétique ou, simplement, induction)...).

Ce phénomène a été découvert par le physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la...) français Léon Foucault (Jean Bernard Léon Foucault, né à Paris le 18 septembre 1819 et mort à...) en 1851.

Principe

Le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique variable (En mathématiques et en logique, une variable est représentée par un symbole. Elle...) au cours du temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le...) est responsable de l'apparition d'une force électromotrice (Lorsque le flux du champ magnétique qui traverse un circuit conducteur varie au cours du temps, il...) à l'intérieur du milieu conducteur. Cette force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) électromotrice induit (L'induit est un organe généralement électromagnétique utilisé en électrotechnique chargé de...) des courants dans la masse. Ces courants ont deux effets :

  • ils provoquent un échauffement par effet Joule (L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique. Il se produit lors du...) de la masse conductrice ;
  • ils créent un champ magnétique qui s'oppose à la cause de la variation du champ extérieur (loi de Lenz).

Lorsque la variation de flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments...) est due à un déplacement du milieu devant un champ magnétique constant, les courants de Foucault (On appelle courants de Foucault les courants électriques créés dans une masse conductrice, soit...) sont responsables de l'apparition de forces de Laplace qui s'opposent au déplacement, d'où l'effet de freinage observé.

Applications

  • Des systèmes de freinage à courants de Foucault sont utilisés notamment sur les véhicules poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la...) lourds et sur les autocars sous le nom de " ralentisseur ", ou sous le nom commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.) Telma, marque d'un important fabricant de ce système de freinage, ainsi que sur certains freins ferroviaires, notamment les TGV (Le TGV est une rame automotrice électrique d'origine française apte à circuler à des vitesses...).

Le premier brevet de ralentisseur (Un ralentisseur est un terme désignant une famille de dispositifs routiers obligeant...) électromagnétique a été déposé par Steckel en 1903. Raoul Sarazin a réalisé en 1936 la première application pratique sur véhicule (Un véhicule est un engin mobile, qui permet de déplacer des personnes ou des charges d'un...) d'un ralentisseur utilisant le principe des courants de Foucault. Des disques solidaires des roues sont encadrés par des électroaimants fixés au véhicule. Lorsque ils sont mis sous tension (La tension est une force d'extension.), les courants de Foucault vont freiner les disques. Ces freins apportent confort, sécurité et rentabilité grâce à la rareté des réglages (pas de contact, pas de frottement (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre...) mécanique). Enfin, ce type de freinage est d'autant plus efficace que la vitesse (On distingue :) est élevée. Il ne peut en aucun cas permettre le blocage d'un véhicule à l'arrêt.

  • On utilise en outre les propriétés des courants de Foucault dans le contrôle non destructif (Le Contrôle Non Destructif (C.N.D.) est un ensemble de méthodes qui permettent de...) ou dans les plaques de cuisson à induction, et même en métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs...) avec les fours à induction qui chauffent la masse métallique jusqu'à la faire fondre.
  • Le moteur (Un moteur (du latin mōtor : « celui qui remue ») est un dispositif...) à champ tournant est aussi basé sur ces courants.
  • Les compteurs de vitesse à aiguille utilisent également les courants de Foucault : un aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le...) est relié à une roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par...) et est entouré par un tube métallique tenu par un ressort en spirale (En mathématiques, une spirale est une courbe qui commence en un point central puis s'en...) qui ramène l'aiguille à zéro (Le chiffre zéro (de l’italien zero, dérivé de l’arabe sifr,...). Plus la roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe...) tourne vite, plus la force exercée sur le ressort est grande, et plus l'aiguille s'éloigne de sa position initiale.
  • Dans les chemins de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le...), la rame ICE 3 de la Deutsche Bahn utilise un système de freins à courant Foucault comme système de frein (Un frein est un système permettant de ralentir, voire d'immobiliser, les pièces en mouvement...) de service sur certain lignes nouvelles, et comme système de freinage d'urgence ailleurs.

Les courants de Foucault sont aussi responsables de pertes (pertes par courant de Foucault) dans les circuits magnétiques des machines électriques alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié...) et des transformateurs.

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