Condensateurs en parallèle
Condensateurs en parallèle.
Lorsque des condensateurs sont placés en parallèle, donc soumis à la même tension, le courant à travers cet ensemble est la somme des courants à travers chacun des condensateurs. Ceci a pour conséquence que la charge électrique totale
stockée par cet ensemble est la somme des charges stockées par chacun des condensateurs qui le composent :
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| Lois sur les condensateurs |
Condensateurs en parallèle
Condensateurs en série
Lorsque des condensateurs sont en série, donc soumis au même courant, il en
résulte que la charge stockée par chacun d’eux est identique.
Qtot = Q1 = Q2 =...= Qn
Condensateurs en série.
mais
Utot = U1 + U2 + ... + Un
ou
MAGNÉTISME
Introduction
Le magnétisme est une propriétè que certaines matières possèdent pour attirer
ou répulser et qui sont clairement différent de forces de cohesion,d’ adhesion,
électrostatique et de gravitation.
Il est clair que nous avons à faire avec une force comme dans le cas des charges
électriques.A ce temps la nous étions confrontés avec un champ électrique maintenant nous sommes confrontés avec un champ magnétique. Dans le cas de mêmes
pôles il y a une force répulsive dans le cas de pôles différents il y a une force attractive, exactement comme dans le cas d’un champ électrique. La différence est
que dans le cas de charges électrique on peut bien indiquer les charges mais dans le
cas des pôles magnétiques on va toujours retrouver les deux pôles ensemble,parce
que des pôles magnétique individuels n’existent pas.On a toujours un pôle sud et
un pole nord.
La force magnétique
Comme dans le cas d’un champ électrique on a mis le fonctionnement de la force
dans une formule. Cette formule est très ressemblante aux formule de la force
électrostatique.
mi: force du pole magnetique
µ: permeabilité magnetique
r: distance mutuelle
La perméabilité magnétique est égale au produit de la permeabilité du vide µ0
et la perméabilité µr. La perméabilité est une constante de matière et donc dépend
du choix de matériau , la perméabilité du vide est une constante égale à 4π10−7
H/m.
L’unité de force d’un pole magnétique est Weber (Wb).
Le Weber est la force d’un pôle magnétique, qui dans le vide et sur un
autre pole magnétique, mis sur un mètre de distance, exerce une force de
107/16π
2 newton.
Champ magnétique
Nous avons vu qu’il y a un champ de force entre des pôles magnétiques. Ce champ
est appelé le champ magnétique. On fait ce champ clair avec des lignes de flux
qui coulent toujours du nord au sud.
lignes de flux magnétique
Force du champ magnétique
La force qu’un pôle magnétique ressent n’est pas de la même grandeur partout et
donc dépend du lieu et par suite de la distance.
La force du champ magnétique dans un point d’un champ est la force exercé
sur un pole magnétique de magnitude élémentaire mis dans ce point.
Si nous considérons un champ magnétique avec un seul pole avec grandeur m,
la force de son champ est donc
H =m/4πµr2
H est représenté en A/m et est une grandeur vectoriéle .
Induction magnétique
L’induction magnétique est la phénomène que des materiaux magnétiques magnétisent sur influence de champs magnetiques externes.
Cet induction est représenté par B = µH avec unité Tesla (T) ou Weber par
métre carré(Wb/m2
).
Flux magnetique
Nous considérons une surface perpendiculaire sur les lignes de flux d’un champ
magnétique uniforme avec force de champ M. Le flux magnétique est le nombre
de lignes à travers cette surface. Φ = B.A avec unité weber.
Electromagnétisme
Chaque courant produit un champ magnétique et chaque champ magnétique changeant
produira une tension.L’électromagnétisme concerne ces phénomènes. Ça veut
dire que si un courant produit un champ magnétique il y a un raport entre les
deux et ce rapport est reflété par Fm = w.I. Fm est la force magnétomotrice et
w est le nombre de spires du bobine dans laquelle circule le courant. La force du
champ H qui suit de cette force magnétomotrice est présenté par H =dFm/dl .
résistance magnétique
Entre la cause (Fm) du champ magnétique et la conséquence ( flux) il y a un
rapport.Ce rapport est la résistance magnétique ou réluctance Rm et est reflété par
le loi d’ Hopkinson.
Rm =Fm/Φ
Forme des lignes de champ autour d’un conducteur parcouru par le courant
Les lignes de champ autour d’un conducteur parcouru par le courant sont des
cercles concentrique. La direction de rotation est trouvée en prenant le conducteur
dans la main droite et le pouce dans la direction du courant. Les doigts qui tiennent
le conducteur nous donnent la direction de rotation du champ magnétique.
Conduite magnétique
L’étude de conduite magnétique est sujet de recherche profonde en physique quan_tique et nous ammènera trop loin. Le point essentiel est que le mouvement rotatif
lignes du champ magnétique
et giratoire (spin nucléaire) est résponsable pour cette conduite.Ce qui est impor_tant pour nous est qu’il y a plusieurs sortes de conduites magnétiques, dépendante
du matériau. Nous pouvons discerner trois types de matériaux magnétiques
• Matériaux diamagnétiques, sont ceux qui sont aimantés dans l’autre sens
du champ magnétique externe et pour lequel µr est un peu plus petit que 1.
• Matériaux paramagnétiques, sont ceux qui sont aimantés dans le même
sense du champ magnétique externe et pour lequel µr est un peu plus grand
que 1.
• Matériaux ferromagnétiques, sont ceux qui sont aimantés dans le même
sens du champ magnétique externe et pour lequel µr est plus grand que 1
ent pour lequel le magnétisation n’est pas lineair.
En plus les matériaux ferromagnétique se divisent en plusieurs classes
• Matériaux durs à aimantir:Ils sont difficile à aimanter et à désaimanter et
sont appliqués pour produire des magnétes permanentes.
• Materiaux faciles à aimantir:Ils sont relativement facile à aimanter et sont
appliqués pour produire des bobines ou des machines électriques.
Aimantation
L’aimantation est figuré dans le courbe d’aimantation qui donne l’induction B en
fonction du champ H. On apelle cette courbe aussi la caractéristique BH.
Nous allons étudier la courbe pour les matériaux ferromagnétique.Quand nous
augmentons ou diminuons la force du champ magnétique et nous saturons le
matériau nous recevons la caractéristique si dessous.On appelle ce caractéristique
la boucle d’hystérésis.
caractéristique d’aimantation pour (gauche) matériaux para-et diamag_netique et (droite) matériaux ferromagnetique
Nous menons le matériau jusqu’a point d et nous retournons par renverser
le courant. Nous pouvons constater que la courbe ne retourne pas par le voie
originelle mais suit un courbe différente. Nous augmentons le courant dans le
même sens jusqu’au moment que nous arrivons au point d’ et renversons encore
une fois le sens du courant nous pouvons voir le même phénomène que la route
suivi de l’aimantation a changé. Donc il apparaît une courbe fermée qu’on apelle
le boucle d’hystérésis. La surface est en rapport avec les pertes d’hystérésis. Ce
sont les pertes qui sont due au réchauffement du matériau quand celui-ci parcourt
une aimantation ou déaimantation compléte.
Ce qui est remarquable est qu’il y a toujours une induction même si le champ
est égale à zero. Ceci est appellé l’induction remanente.Cet induction est impor_tante quand on veut démarrer des machines électriques.
Analogue il reste un champ quand l’induction est zero. Ce champ est apellé le
champ coercitif.
0.6.3 Induction électromagnétique
Il est remarqué déjà qu’un changement de champ rendra une tension.Cette tension
est apellé tension d’induction et a été découvri par Faraday en 1831.
Phénomène d’induction
Nous avons une spire et amenons une magnéte au spire.Le changement de flux
par l’approchement de l’aimant produira une tension dans ce spire. Cette tension
induite sera dirigée d’une telle façon que le changement est annihilé, donc le
flux dans cette spire essayera de maintenir sa valeur originelle.
Deuxième règle du tire-bouchon de Maxwell: Le tire-bouchon est dirigé dans
le sens du flux et quand le flux est augmenté on visse le tire-bouchon en dehors de
boucle d’hystérésis
la spire, quand le flux diminue, on visse le tire-bouchon dans le spire.LA SPIRE
REAGIT COMME SOURCE.
tension induite
La grandeur de cette tension est calculée avec le loi de Lenz.
e = −NdΦ/dt
N: nombres de spires
dΦ : changement du champ magnetique
dt: changement du temps
Phénomène d’inductance
Un courant qui circule à travers une bobine qui n’a aucune interaction magné-
tique, produira un champ magnétique, donc flux, lui même quand le courant
change.Maintenant il faut tenir compte avec l’état de cette bobine.On tiendra
compte avec l’état pendant les calcules de la tension induite.
Donc maintenant ce n’est pas le changement du champ mais le changement du
courant qui est l’origine de la tension induite. Le coefficient d’inductance est
calculé si dessous
N: nombres de spires
µ : permeabilité magnétique
S: section de la bobine
l: longueur de la bobine
Courants de Foucault
Courants de Foucault sont des courants qui se forment dans des matériaux conducteurs dans lesquels se manifestent des changements de flux
Ces courants rechaufferont le matériau et doivent être évités.On retrouve ce
problème dans la construction des transformateurs qui sont des produits lamellaire.
Le phénomène se produit parce qu’on travaille dans un plein matériau. Plein
matériau veut dire qu’on aura un circuit fermé. On a aussi un champ magnétique
changeant donc il y aura des tensions induites.Parce qu’on a une tension dans un
circuit fermé on a des courants dans ce circuit qui vont réchauffer le matériau.
inductance dans une spire
courants Foucaults
Quelques applications de magnétisme
Générateur électrique
Si nous bougeons un conducteur dans un champ magnétique ou nous changons le
champs magnétique il y a toujours une tension induite. Suppose qu’on met un fil
sur un rotor et ce rotor tourne dans un champ magnétique. Par le champ magné-
tique changeant il y aura une tension induite dans ce fil. Ceci est le principe de
base d’un générateur électrique. On obtient le sens de la tension avec l’aide de
la régle du main droit, la largeur par un petit calcul.Nous faisons le calcul pour
une spire dans un champ constant.Nous bougons la spire perpendiculaire sur ce
champ.
régle du main droite
paume ligne de flux (B)
pouce vitesse (v)
doigts force électromotrice induite (E)
Attention: les trois composées se sont placées perpendiculairement.
Moteur électrique
Quand un conducteur est parcouru par du courant, un champ magnétique sera
produit. Si nous mettons un conducteur qui est parcouru par du courant dans un
champ magnétique il y aura une force.Suppose que l’on met un conducteur qui est
parcouru par du courant sur un rotor et ce rotor est mis dans un champ magnétique
le roteur va tourner en conséquence de cette force.Ceci est le fonctionnement de
base d’un moteur électrique.
Une force pareille est appelée la force de Lorenz et la grandeur est F = Bli.
On obtient le sens par le régle du main gauche.
Aussi dans ce cas ci les composées se retrouvent perpendiculaires.
régle du main gauche
paume lignes de flux (B)
doigts courant (i)
pouce force(F)
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