La lévitation via aimants permanents et électroaimants Le

SOMMAIRE
I- La lévitation via aimants permanents et électroaimants
a) Le magnétisme
b) Aimants permanents
c) Electroaimants
II- Supraconductivité et lévitation via supraconducteurs
a) La supraconductivité
b) Lien entre la supraconductivité et la lévitation magnétique
III- Applications
a) Principale application : les trains à lévitation magnétique
b) Autres applications et projets
La lévitation via aimants
permanents et électroaimants
Le magnétisme :
- 4 types de magnétismes
- Le paramagnétisme
- Le ferromagnétisme
- Le ferrimagnétisme
- Le diamagnétisme
Comportement d'un matériau diamagnétique placé dans un
champ magnétique
Aimants permanents :
- Champ magnétique créé grâce à ses deux pôles
- Mise en évidence grâce à la limaille de fer
- Deux aimants de mêmes pôles se repoussent
- Lévitation instable
- Exemple d’application : le Lévitron
Electroaimants :
Cas général :
- Circulation d’un courant dans une bobine
- Lignes de champs similaires à celles des aimants permanents
- Problème de stabilité
- Nécessité de contrôler ce type de lévitation
- Une application : le Transrapid Allemand
Cas pratique :
Étude du montage ci-contre :
Lévitation d’un objet ferromagnétique
•Calcul du champ B en fonction de
l’intensité du courant circulant dans la
bobine
•Recherche de la force contrant le poids de
l’objet en lévitation
Supraconductivité et lévitation via
supraconducteurs
La supraconductivité
Historique :
-Début du XXème siècle
- Zéro absolu
- Kamerlingh Onnes en 1911 : mercure
à 4 K la résistance électrique dans cet
environnement chute
- développement de l’étude des
matériaux à basse températures
Supraconductivité et effet Meissner :
- Supraconducteurs : résistance nulle ou quasinulle, diamagnétisme parfait
- diamagnétisme=susceptibilité magnétique
négative ou nulle
- déviation des lignes de champs créées
- elles sont partiellement rejetées à l’extérieur
du matériaux
- 2 classes de supraconducteurs : selon leur
champs critiques Hc
2 types de supraconducteurs :
Type 1 :
2 états possible : état normal et
état supraconducteur avec effet
Meissner
Type 2 :
Trois zones sont à considérer :
Au-delà de Tc et de Hc2 
comportement normal
En dessous de Tc et entre Hc1 et
Hc2  supraconducteur
En dessous de Tc et Hc1 
supraconducteur de type I
Lien entre supraconducteurs et lévitation :
Supraconducteur => création d’un champ magnétique
=> interaction avec le champ associé à l’aimant
=> lévitation de l’aimant au-dessus du
supraconducteur (car température du
supraconducteur au-dessous de sa valeur
critique)
=> stabilité de la lévitation car certaines lignes
de champs pénètrent tout de même le
supraconducteur (« flux pinning »)
Applications
Les trains à lévitation magnétique
Le Maglev japonais :
- Sustentation magnétique :
-deux électroaimants s’enroulent autour d’un rail en forme de U
- manque de stabilité nécessite un contrôle constant
- Répulsion électrodynamique :
- aimants à un température de – 269°C : supraconducteurs
- aimants : bobines regroupées par 4 dans un réservoir situés
entre les wagons (force de lévitation de 98 kN)
Le Transrapid allemand :
- Environ 30 ans
- Voie en forme de T
- électroaimants classiques
- 2 cm au dessus de la voie
- pointe de vitesse jusqu’à 450 km/h
- jusqu’à 500 passagers
Autres applications
Le Swissmetro :
- Trains à lévitation magnétique souterrain
- Vide total dans le conduit du train
- Avantages : confort des passagers, silencieux, énergie propre, vitesses
exceptionnelles…
- Inconvénients : deux gros défis technologiques à relever, très coûteux
…
Le train à lévitation magnétique en Angleterre :
- contrecarrer les déficiences du transport aérien
- relier Londres à Glasgow à une vitesse de 500 km/h
- énergie propre
Autres projets :
principalement aux USA
• Différentes lignes en développement:
– Washington-Baltimore (Transrapid)
– Los Angeles-Las Vegas
• De nombreux autres projets à l’étude dans tout le
pays :
– Extensions des lignes en développement
– Création de nouvelles lignes en Floride et
Californie
•Conclusion
•Questions