LES MILIEUX FERROMAGNETIQUES

LES MILIEUX
FERROMAGNETIQUES
LES SOURCES DU CHAMP
MAGNETIQUE
Un champ magnétique est créé par une distribution
de courants électriques.
Intensité du champ magnétique crée par
un conducteur rectiligne :
Intensité du champ magnétique crée par
un solénoïde :
A une distance r du fil, le champ
magnétique s’exprime :
Au centre du solénoïde, le champ
magnétique s’exprime :
B
0I
2 r
B
0NI
l
QUELQUES VALEURS NUMERIQUES :
A 1 mètre d’un conducteur traversé par un courant
d’intensité 100A : B=20 T.
Au centre d’un solénoïde de N=1000 spires, de longueur
20 cm, traversé par un courant d’intensité 10A : B=63 mT.
Composante horizontale du champ magnétique terrestre :
B=20 T.
Aimants permanents ordinaires : B=50 mT.
Champ magnétique dans les machines électriques : B=1 T.
INTERET DES MATERIAUX
FERROMAGNETIQUES
Les machines de l’électrotechnique (transformateurs, machines
tournantes) sont des machines électromagnétiques.
Elles ont besoin de la présence d’un champ magnétique
d’intensité importante pour fonctionner.
Pour augmenter la valeur de ce champ magnétique, elles
possèdent un circuit magnétique constitué dans un matériau
ferromagnétique.
LES MATERIAUX
FERROMAGNETIQUES.
Les matériaux ferromagnétiques sont des alliages de fer de
nickel ou de cobalt.
Dans le cas des machines de l’électrotechnique, on utilise de
l’acier ou de la fonte (alliage de fer et de carbone).
Alors, le circuit magnétique sert aussi de battit à la machine.
PROPRIETES DES MATERIAUX
MAGNETIQUES.
Sous l’effet du champ magnétique, une pièce ferromagnétique
s’aimante, elle se comporte alors comme un aimant et induit un
nouveau champ magnétique qui se rajoute au champ initial.
Les matériaux ferromagnétiques ont pour effet d’augmenter la
valeur du champ magnétique.
Le champ magnétique est beaucoup plus fort dans le matériau
que dans l’air : les lignes de champ passent préférentiellement
dans le matériau.
PROPRIETES DES MATERIAUX
MAGNETIQUES.
On dit qu’un matériau ferromagnétique canalise les lignes de
champs.
Les fuites magnétiques sont réduites.
EXCITATION MAGNETIQUE.
On considère un
bobinage torique :
Le champ magnétique est créé par les courants,
on définit l’excitation magnétique H par :
H
Cette grandeur est la même dans l’air ou dans un matériau
magnétique : elle est indépendante du milieu.
NI
l
CHAMP MAGNETIQUE.
Le champ magnétique vérifie :
B  H
 est la perméabilité absolue du milieu. Elle dépend du
matériau.
Dans l’air :
Dans un matériau
ferromagnétique :
NI
B0   0 
l
NI
B
l
 0  4 10 7 H  m 1
  400  à  4000   0
COURBE DE PREMIERE
AIMANTATION :
B
A
Zone linéaire (entre O et A) : pour des
faibles valeurs de l’excitation
magnétique, le champ magnétique
augmente proportionnellement à
l’excitation magnétique.
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Coude de saturation (entre A et B) : la relation entre B et H
n’est plus linéaire. Lorsque H augmente, B augmente de moins
en moins fortement.
Zone de saturation (au delà de B) : L’aimantation du circuit
magnétique est quasiment maximale ; le circuit magnétique est
saturé.
COURBE DE PREMIERE
AIMANTATION POUR QUELQUES
MATERIAUX.
HYSTERESIS MAGNETIQUE :
On appelle champ magnétique
rémanent, noté Br, le champ
magnétique dans le matériau
pour une excitation non nulle.
Pour annuler totalement
l’aimantation dans le matériau, il
faut lui imposer l’excitation
coercitive, notée Hc.
CONSEQUENCE DE
L’HYSTERESIS MAGNETIQUE.
Le parcours du cycle d’hystéresis implique un échauffement du
matériau et donc des pertes de puissances. C’est pertes sont
appelées pertes par hystérésis. Elles sont d’autant plus fortes que le
l’aire du cycle d’hystérésis est importante.
Il y a donc un deuxième type de pertes d’origine magnétique qui
sont les pertes par courant de Foucault.
L’ensemble des pertes par courant de Foucault et par hystérésis
sont appelées pertes magnétiques ou pertes fer.
MATERIAUX MAGNETIQUES DURS.
MATERIAUX MAGNETIQUES DOUX.
Les matériaux magnétiques durs se
désaimante difficilement, on les
utilisera pour fabriquer des aimants
permanents.
Les matériaux magnétiques doux se
désaimante facilement et seront siège de
pertes par hystérésis faibles, on les
utilisera pour construire les circuits
magnétiques des machines de
l’électrotechnique.