Aide: Force mécanique entrainée par une induction

[vorlaan]

Avant tout bonjour tout le monde, je suis nouveau sur ce forum^^

Je suis étudiant en seconde année de DUT GEII, et dans le cadre d'un projet tutoré, je souhaite présenter un sujet d'asservissement en position à l'aide d'électro aimants.

Je n'en suis encore qu'à l'étude de fesabilité, et j'ai besoin de définir l'ordre de grandeur des courants mis en jeu.

Pour celà, il faut que j'arrive à lier une induction magnétique à une force mécanique:

Le contexte est le suivant:

Je désire creer un électro aimant avec un solénoïde doté d'un noyau ferromagnétique, dans le but d'exercer une force sur une plaque de métal.

Je fais dans un premier temps l'hypothèse que si la distance entre le bord de mon solenoïde et la plaque de métal est faible devant la longueur du solenoïde, le champ sera uniforme sur la surface de vis à vis.

Jusque là, j'arrive à l'expression de l'induction B en foction de la distance entre le solenoïde et la plaque sans difficultées.

Seulement pour arriver à quantifer le courant à mettre en jeu, il me faut l'expression de la force mécanique qui résulte du champ sur la plaque!

Je désire creer une force de l'ordre de 0.2N .

J'ai trouvé sur ce même site l'expression suivante:



lien vers la page: http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=3129

je suis cependant très étonné que la valeur de la force soit indépendante de la nature du métal, puisqu'ici représente la perméabilité de l'air, non pas celle du métal.

J'ai bien peur que cette formule soit très aproximative, et je sollicite donc votre aide sur la démarche afin de lier mon induction à une force mécanique avec une relative précision.
Compte tenu de la faiblesse de la force voulue, une trop grande approximation fausserait, à mon avis, trop les résultats et celà m'ennuirait assez de voir un courant varier du simple au double sans le savoir .

Je vous remercie d'avance pour vos réponses.

Je précise que je n'ai que peu de notions concernant le magnétisme des milieux materiels , et j'en apelle donc à vôtre modération concernant la complexité de vos explications

Merci beaucoup!!

[Victor]

Connais tu les lois de laplace sur le magnétisme il me semble qu'un brin de fil droit de longueur parcourut par un courant i sur une longueur L soumit à un champs B Perpendiculaire donne une force F=B. I. L. N avec N le nombre de brins... puis concernant muo essaye de voir dans perméabilité magnétique du fer = muoXmuFe et Mu fer n'est pas linéaire et de l'ordre de 0-1000

Wikipédia te donne la solution
http://sciences-physiques.ac-dijon.fr/a ... aplace.htm

[vorlaan]

Oui, mais il s'agit là de la force exercée sur un fil parcouru par un courrant I, or dans mon cas, je veux quantifier une force exercée par un champ magnétique sur du métal ne fesant l'objet d'aucune excitation électrique.

comme un aiment permanent crée une force sur un bout de fer.

La seule différence est que j'utilise un électro aimant, pour maîtriser l'induction.

Laplace permet de décrire la force à l'échelle macroscopique en termes de courants.

Lorrentz permet de décrire une force à l'échelle microscopique, à l'échelle d'une particule de charge q à une vitesse v soumise à une induction magnétique B:



Mais celà ne fait toujours pas mon affaire!

Ma pauvre plaque de métal n'est pas excitée par un quelconque courrant, et je ne maitrise donc aucune vitesses de charges.

Alors je comprends bien que la force exercée par un aimant sur un métal est quelquepart due à des momments magnétiques microscopiques, mais ce phénomène risque bien de me dépasser

N'y a t'il pas un moyen d'aboutir à une force? N'y a t'il pas un coefficient propre au matériau reliant un champ magnétique à une force mécanique?

Ce coefficient serait le reflet des interractions microscopiques ramenées a l'échelle macroscopique, et m'éviterait bien des déboires

Cependant, merci beaucoup pour ta réponse si brève!

[Pollux]

Salut Vorlaan,

Il se trouve que le magnétisme dans la matière c’est assez compliqué. Ca doit être pour ça que tu as peu de réponse… la relativité, les quarks et les trous noirs, c’est plus simple ou plus a la mode .

Je ne connais pas grand-chose au magnétisme, je ne pense pas que je pourrais beaucoup aider.

Tout ce que je sais, c’est qu’il y a plusieurs effets magnétiques dans la matière qui ont des effets inverses vis-à-vis du champ magnétique.
Il a 3 effets :
Diamagnétique (l’atome neutre, pas de moment magnétique naturel),
Paramagnétique (l’atome à un moment magnétique naturel),
Ferromagnétique (le spin des électrons est en jeu, non plus l’atome).

L’effet du ferromagnétisme est le plus fort des 3 quand il se manifeste.
Je pense que la formule que tu as trouvée n’est valable que pour les éléments ferromagnétiques (c’est peut être pour cela qu’elle ne dépend pas d’autres caractéristiques).

L’aluminium est à dominante paramagnétique et le fer à dominante ferromagnétique. Le cuivre, je ne sais pas.

Dans les 2 cas, paramagnétique et ferromagnétique, la force s’exerce de telle sorte que la matière sera attirée la ou le champ magnétique est le plus fort (ie variation positive).
Dans le cas diamagnétique, c’est l’inverse, la matière sera attirée la ou le champ magnétique est le plus faible...

Voila, j'en sais pas plus.