ÉCLAIRAGE D`UN VÉLO PAR ÉLECTRO

NGASSA Saurel & PEREIRA Hervé 1ère S2
ÉCLAIRAGE D'UN
VÉLO PAR
ÉLECTRO-AIMANT
Année Scolaire 2010 – 2011 Lycée CHARLES DE GAULLE de ROSNY SOUS BOIS

SOMMAIRE
Remerciements
A - INTRODUCTION
B – DEVELOPPEMENT
I – Fonctionnement
Structure
a) Aimant et l'électro-aimant
b) Champ magnétique
Intéraction aimant-courant
a) Comportement de la bobine face à l'aimant
b) Autres exemples d'intéraction
II – Avantages et Inconvénients
Avantages
Inconvénients
III – Maquette de Projet
IV – Exploitation des mesures
Étude d'une période de la tension
Étude d'une rotation complète de la roue
Étude de plusieurs périodes
C - CONCLUSION
Lexique
Biographie
Bibliographie

REMERCIEMENTS
Nous tenons à remercier tout particulièrement :
- Madame GOUARIR, documentaliste
- Madame TINDILLERE, professeur de Physique-Chimie
- Monsieur GOUJON, agent d'Ouvrier Professionnel
- Monsieur ITTIACOUMARIN, agent d'Ouvrier Professionnel
- Monsieur LEVEILLE, professeur de Sciences de l'Ingénieur en Génie Mécanique
- Monsieur NUSSBAUM, professeur de Sciences de l'Ingénieur en Génie Électrique

INTRODUCTION
On distingue plusieurs types d'éclairage de vélo : nous pouvons en citer quelques uns, les plus
utilisés sont les dynamos, les piles, les batteries de vélo et les électro-aimants pour alimenter des
ampoules classiques, les diodes luminescentes, ainsi que les VAE (vélo assistance électrique). Dans notre
étude, nous nous intéresserons à l'éclairage des vélos par électroaimant.
Son principe fût découvert en 1820 par Hans Christian Œrsted puis par François Arago. Leur
technologie a accompli des progrès spectaculaires dans la seconde moitié du XXème siècle dans les
domaines de matériaux pour aimant (travail mécanique), et de la création d'un champ magnétique de
morphologie bien défini.
L'éclairage d'un vélo par électro-aimant fût créé pour des raisons écologiques et pour plusieurs
autres raisons que nous allons voir dans la suite de notre étude. Comment aboutit-on à une production du
courant grâce aux électro-aimants ? Quel est l'avantage de l'éclairage par électro-aimant au dessus des
autres types d'éclairages?
Notre travail consistera tout d'abord à expliquer les interactions magnétiques aimant-courant, puis
nous énumérerons les avantages et les inconvénients de l'éclairage d'un vélo par électro-aimant, ensuite
nous expliquerons la maquette du projet et enfin nous ferons une étude détaillé des enregistrements de
l'oscilloscope.

FONCTIONNEMENT
Tout d'abord, le fonctionnement d'un électro-aimant est associé a la création d'un champ
magnétique varié. Pour aboutir à la production du courant électrique, on dispose d'une bobine se
comportant comme un aimant autour duquel règne un champ magnétique.
Un aimant a la propriété d'attirer des éléments comportant du fer. Il possède deux extrémités : le
pôle Nord et le pôle Sud. Deux pôles identiques se repoussent et deux pôles de sens contraires s'attirent.
Les aimants agissent donc entre eux par de forces d'attraction et de répulsion représentée par des lignes de
forces magnétiques.
Un électro-aimant est un objet métallique produisant un champ magnétique lorsqu'il est alimenté
d'électricité ; il devient aimant lorsqu'un courant électrique y circule. Il est constitué de fil de cuivre
émaillé d’un diamètre de 0,1 à 2 mm enroulé sur une bobine plastique ayant de 500 jusqu’à plus de 4000
tours, possédant une résistance faible de 2 à 250 ohms et d'une barre de fer entourée d'un fil de métal
(ferromagnétique) enroulé en bobine dans lequel passe le courant. Les électro-aimants permettent, avec
l'aide d'une alimentation électrique, de générer un champ magnétique important afin de soulever, fixer, ou
transporter de grosses pièces métalliques. Ils sont utilisés dans les domaines de l'industrie légère, lourde,
les chaînes de production, l'aéronautique...
Principe de l'électro-aimant
A la différence des aimants, ils sont commandés par la présence ou non de courant. Lorsque
l'électro-aimant est alimenté en courant, le champ magnétique créé est canalisé par le circuit magnétique.
La puissance d’un électroaimant est proportionnelle à son nombre de spires (enroulement de fil de cuivre
autour du circuit magnétique). Plus il y a de spires plus l’électro-aimant est puissant : c’est le principe de
l’électro-aimant qui a permis d’utiliser l’électricité pour transmettre instantanément des informations à
distance.
Le champ magnétique est une force résultant du déplacement des charges. Les aimants créent le
champ magnétique. A chaque point d'une région de l'espace dans laquelle règne un champ magnétique, on
associe un vecteur champ magnétique
B
qui caractérise les propriétés de ce champ donné par la relation
suivante :
B = µ.n.I
Bvaleur du champ magnétique (T)
µconstante égale à 4π x 10-7(T.m/A)
nnombre de spires par unité de longueur (m)
Iintensité du courant électrique (A)