Jour 7 électricté de base magnétisme [Mode de compatibilité]

2015-04-15
DEP 5330 (Routiers) ou 5331 (Chantier)
Compétence 10 et 18A (Routiers)
Compétence 8 et 12A (Chantier)
Vérification de systèmes électrique et
électronique
Réparation des éléments de cabine,de leurs
accessoires et de leurs circuits
D’où vient le magnétisme?
Déjà, dans les temps anciens, on avait
remarqué que certaines matériaux
attiraient des particules de fer : c’était du
magnétite!
Un jour, quelqu’un suspendit une pièce de
cet alliage par un fil et se rendit compte
que cette pièce pointait toujours dans la
même direction.
LE NORD MAGNÉTIQUE
Boussole primitive et induction magnétique (General Motors)
•Le magnétisme est une propriété de certains matériaux d’attirer des particules de fer ou
de métaux ferreux. Il est possible de communiquer le magnétisme à un morceau de fer en
le plaçant à proximité d’un aimant : c’est l’induction magnétique.
Renvoi : Figure 3.1, page 3.2
1
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Attraction et répulsion (General Motors)
Des pôles
contraires
s’attirent.
N
S
N
S
Des pôles
semblables se
repoussent.
N
S
S
N
•Les phénomènes d’attraction et de répulsion des pôles d’un aimant sont largement
exploités dans de nombreux capteurs et actionneurs.
Renvoi : Figure 3.2, page 3.3
Invisible mais vrai
• Lorsqu’il y a champ magnétique, il y …
Lignes de force
Effet du champ magnétique sur l’orientation de l’aiguille d’une boussole
S
Aimant
N
Renvoi : Figure 3.3, pages 3.4
2
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Lignes de force
S
N
•Un aimant est entouré d’un nombre infini de lignes courbes régulières, que l’on appelle
lignes de force. Une convention établit que ces lignes s’orientent du nord au sud.
Renvoi : Figure 3.4, pages 3.4
Illustration de la théorie d’Ewing (General Motors)
Fer non aimanté
N
S
Fer aimanté
•James Alfred Ewing (1855 – 1935) proposa une théorie pour expliquer le magnétisme du
fer : un morceau de fer non aimanté serait composé d’un grand nombre de petits aimants
disposés au hasard, qui s’aligneraient suivant l’axe nord-sud lorsque le morceau de fer est
soumis à un champ magnétique.
Renvoi : Figure 3.5, page 3.4
Champ magnétique d’un aimant droit (General Motors)
Limaille
de fer
•Il est possible de « voir » la forme du champ magnétique autour d’un aimant en
saupoudrant de la limaille de fer sur une feuille placée au-dessus.
Renvoi : Figure 3.6, page 3.5
3
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Rapport entre le flux magnétique et l’angle de la surface d’un aimant
Flux maximal
Flux faible
Flux nul
•L’importance du flux magnétique qui traverse une surface dépend de l’importance de
cette surface, de la concentration des lignes de force et de l’orientation de la surface par
rapport aux lignes de force.
Renvoi : Figure 2.8, page 2.5
Il y a plus d’une forme de
magnétisme….
L’électromagnétisme
Expérience d’Oersted
N
I
N
N
I
N
Un courant électrique produit un champ magnétique.
•L’expérience d’Oersted permit de découvrir qu’un champ magnétique semblable à celui
d’un aimant permanent entoure un conducteur parcouru par un courant.
Renvoi : Figure 3.9, page 3.8
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Forme du champ magnétique autour d’un fil conducteur de courant
Direction du courant
•Comme le champ magnétique autour du conducteur prend la forme de cercles
concentriques, il est impossible de connaître directement la direction des lignes de force.
Renvoi : Figure 3.10, page 3.9
Règle de la main droite
Courant
•La règle de la main droite permet de déterminer la direction des lignes de forces autour
d’un conducteur : lorsque le pouce est orienté dans le sens conventionnel du courant, les
autres doigts pointent dans la direction des lignes de force.
Renvoi : Figure 3.11, page 23.9
Représentation conventionnelle du sens du courant dans un
conducteur (General Motors)
Courant
Courant
•Il ne faut pas confondre la croix qui indique que le courant pénètre dans le conducteur
avec le signe + indiquant une polarité positive.
Renvoi : Figure 3.12, page 3.9
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Densité du champ magnétique en fonction de l’intensité du
courant (General Motors)
1
1A
2
3A
•Le flux magnétique autour d’un conducteur est directement proportionnel à l’intensité du
courant qui le traverse.
Renvoi : Figure 3.13, page 3.10
Rapport des champs magnétiques opposés sur des conducteurs
Effet de champs magnétiques
puissants sur les conducteurs
•Deux conducteurs adjacents et parallèles transportant des courants de sens contraire
produisent des champs magnétiques opposés, dont la réaction produit un éloignement
(répulsion) des conducteurs.
Renvoi : Figure 3.14, page 3.10
Rapport entre des champs magnétiques de même sens
Les champs magnétiques entre
les deux conducteurs s’annulent.
Influence des champs
magnétiques faibles sur
les conducteurs
Les conducteurs tendent à
se rapprocher l’un de l’autre.
•Deux conducteurs adjacents et parallèles parcourus par un courant de même sens
produisent un champ magnétique de même sens lui aussi, ce qui rapproche les
conducteurs (attraction).
Renvoi : Figure 3.15, page 3.11
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Polarité du champ magnétique autour d’un conducteur en boucle
Pôle nord
A
Pôle sud
B
N
S
I
I
Champ d’un courant
dans un fil circulaire
Aimant en forme
de disque
•En courbant un conducteur pour qu’il forme une boucle puis en appliquant la règle de la
main droite, on peut attribuer une polarité conventionnelle au champ magnétique qui
entoure le conducteur.
Renvoi : Figure 3.16, page 3.12
Champ magnétique d’un solénoïde
S
N
L’augmentation du nombre de spires
amplifie le champ magnétique.
•Lorsqu’un courant circule dans le solénoïde, un champ magnétique est créé autour de
chaque spire. Ces champs de même direction se combinent pour former le champ
magnétique de la bobine.
Renvoi : Figure 3.17, page 3.13
Pôles d’une bobine solénoïde
S
N
I
I
•La règle de la main droite pour solénoïde permet de déterminer les pôles d’un solénoïde :
lorsqu’on place les doigts pour qu’ils pointent dans le sens de la circulation du courant
dans les spires, le pouce indique le pôle nord de la bobine.
Renvoi : Figure 3.18, page 3.13
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Bobines à noyau d’air et à noyau de fer doux (General Motors)
Bobine à noyau d’air
Bobine à noyau de fer doux
•L’insertion d’un noyau de fer doux peut multiplier par 2500 la puissance magnétique
d’une bobine. L’ensemble prend alors le nom d’électroaimant.
Renvoi : Bobines à noyau, page a
Un moyen de réduire l’entrefer d’un aimant (General Motors)
N
S
N
S
N
S
•On appelle entrefer la distance entre les pôles d’un aimant. Pour concentrer les lignes de
force, on réduit l’entrefer en courbant l’aimant.
Renvoi : Moyen de réduire l’entrefer, page. 3.14
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Influence de l’entrefer sur la résistance magnétique d’un circuit
I
I
1
2
10 000 lignes de force
* 2,5 mm (= 0,1 po)
5 000 lignes de force
** 5 mm (= 0,2 po)
•Comme l’air offre beaucoup plus de résistance que le fer à la circulation des lignes de
force, plus l’entrefer d’un électroaimant est grand, plus la résistance magnétique est forte.
Renvoi : Figure 3.19, page 3.14
Masses polaires, enroulement d’excitation et force électromagnétique
Masses polaires
Enroulement
d’excitation
Champ
magnétique
•La réaction d’un conducteur porteur de courant placé dans un champ magnétique est à la
base du fonctionnement des moteurs électriques. Le conducteur prend alors la forme d’un
cadre.
Renvoi : Figure 3.21, page 3.17
Effets de la force électromagnétique sur un conducteur rectiligne
N
S
N
S
S
N
a
N
S
b
c
N
d
S
e
•a)Situation initiale : existence de deux champs magnétiques.
•b)Insertion du conducteur rectiligne dans le champ magnétique : les lignes de
force ne peuvent se croiser.
•c)Les lignes de force sont dans le même sens : le conducteur est repoussé vers le bas.
•d)Les lignes de force sont en sens contraire : le conducteur est repoussé vers le haut.
•e)Les lignes de force sont dans le même sens : le conducteur est repoussé vers le bas.
Renvoi : Figure 3.22, page 3.17
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Effet d’un cadre conducteur placé dans un champ magnétique
F
B
2
C
N
I
I
A
S
CD
N
S
AB
D
F
1
Vue en plan
Vue de profil
•Les segments du cadre conducteur parallèles au champ magnétique ne subissent pas
son influence, tandis que ceux qui y sont perpendiculaires subissent fortement son
influence. L’action combinée des forces s’exerçant sur les segments perpendiculaires au
champ magnétique provoque l’amorce de la rotation du cadre.
Renvoi : Figure 3.23, page 3.18
Montage des cadres dans un moteur électrique
Balais
Masses
polaires
Inducteur
Collecteur
Induit
•En combinant plusieurs cadres, on augmente suffisamment le couple pour faire tourner
l’ensemble. Ce principe est à la base du fonctionnement des moteurs électriques.
Renvoi : Figure 3.24, page 3.18
Règle des trois doigts de la main droite
Sens des
lignes de
force
Déplacement
du conducteur
Sens
électronique
du courant
•Le sens du courant induit dans un conducteur coupant des lignes de force peut être
déterminé avec la règle des trois doigts de la main droite.
Renvoi : Figure 3.30, page 3.23
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Induction dans un cadre rectangulaire
a)
b)
N
C
C
A
D
A
c)
B
C
B
N
S
A
D
0V
+10 V
rotation
d)
B S
e)
B
C
N
S
A
D
0V
-10 V
D
C
N
B
N
S
D
+10 V
A
•a) Le cadre coupe les lignes de force à angle droit : l’induction est maximale.
•b) Le cadre est parallèle aux lignes de force : l’induction est nulle.
•c) Le cadre coupe à nouveau les lignes de force à angle droit : l’induction est maximale
mais de signe contraire à la situation a en raison du changement de polarité des
segments du cadre.
•d) Même situation qu’en b.
•e) Retour à la situation initiale (a).
Renvoi : Figure 3.32, page 3.24
Comme dans le circuit de
l’alternateur
F.é.m. induite par rapport à l’angle de rotation du cadre
10
5
f.é.m.
induite
0
0
90
180
270
360
450
Degrés
Angle
-5
-10
•La courbe illustrée représente la valeur de la tension induite par la rotation du cadre. Un
tour du cadre correspond à un cycle de courant alternatif, tandis que le nombre de tours
par seconde correspond à la fréquence du courant.
Renvoi : Figure 3.33, page 3.25
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Sens de la tension induite dans une bobine
Courant alternatif (Animatech)
Principe de la bobine
d’allumage
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Induction mutuelle
A
A
I
A
1
I
1
B
B
B
I
a
b
c
I : Courant inducteur
I1 : Courant induit
•a) Les bobines A et B sont enroulées sur un même noyau et la bobine A est reliée à une
source d’alimentation.
•b) À la fermeture de l’interrupteur, un flux magnétique prend naissance dans le noyau,
induisant une tension dans la bobine B.
•c) À l’ouverture de l’interrupteur, le champ magnétique s’affaisse, induisant une tension
de sens contraire dans la bobine B.
Renvoi : Figure 3.40, page 3.31
Relais type
Contact
mobile
Ressort
Contact
fixe
Électroaimant
Renvoi : Figure 3.48, page 3.39
Fonctionnement d’un relais normalement ouvert (Ford)
Interrupteur
du circuit de
commande
ouvert
Contacts
ouverts
Arrivée de la
source
de courant
Ressort
de rappel
Contact
mobile
Vers
l’accessoire
Interrupteur
du circuit de
commande
fermé
Contact
fixe
Enroulement
Renvoi : Relais, page 3.39
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Relais unipolaire deux directions (Bosch)
Ce type de relais compte
habituellement cinq bornes.
Contact mobile
Bobinage de
l’électroaimant
Contact fixe
Contact fixe
Renvoi : Relais, page 3.39a
LE RELAIS
Circuit de
Circuit de
Puissance
Commande
Bobine
Noyau en
fer doux
Par Eric Tremblay 2012
LE RELAIS
+
Circuit de
commande
-
Par Eric Tremblay 2012
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UTILISATION DU RELAIS
Démarreur
Batterie 12 volts
Par Eric Tremblay 2012
UTILISATION DU RELAIS
Démarreur
Batterie 12 volts
+
R = 600 Ω
Par Eric Tremblay 2012
UTILISATION DU RELAIS
2000w
Démarreur
Batterie 12 volts
+
-
Par Eric Tremblay 2012
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