Un aperçu des courants de Foucault | 5+ applications importantes

Nous étudierons ici les courants de Foucault et ce que l'on entend par amortissement électromagnétique. Mais la modification du flux magnétique induit également des courants dans les gros morceaux de conducteurs, et leur schéma d'écoulement ressemble à celui des tourbillons tourbillonnants dans l'eau.

François Arago, mathématicien et même 25e premier ministre de la France, a observé les courants de Foucault pour la première fois en 1824. Plus tard, un physicien du nom de Foucault a découvert ces courants, qui sont appelés explicitement courants de Foucault.

Courant de Foucault
Courant de Foucault, Image By - ChetvornoCourants de Foucault dus à l'aimantCC0 1.0

Une simple démonstration de courants de Foucault

La cause et l'effet des courants de Foucault peuvent être compris par une simple expérience, comme mentionné. Une plaque de cuivre se balance comme des balanciers.

Ceux-ci produisent des obstacles dans le mouvement de balancement de la plaque et, par conséquent, le mouvement de balancement est amorti. Au bout d'un certain temps, la plaque s'immobilise dans le champ magnétique. 

Cet effet d'amortissement électromagnétique peut être réduit en réduisant la zone disponible pour l'écoulement des courants de Foucault. Par conséquent, si nous pouvons introduire des fentes et des trous rectangulaires dans la plaque, et du fait que les moments magnétiques des courants induits dépendent de la zone qu'elle renferme, nous pouvons réduire l'amortissement électromagnétique et la plaque oscille plus librement.

PUISSANCE DES COURANTS EDDY

La puissance de dissipation des courants de Foucault peut être exprimée comme suit:

Un aperçu des courants de Foucault | 5+ applications importantes

Où,

P fait référence à la puissance perdue par unité de masse.

Bp se réfère aux champs magnétiques maximaux.

d fait référence à l'épaisseur.

f fait référence à la fréquence.

k fait référence à une constante.

ρ fait référence à la résistivité.

D fait référence à la densité.

Les courants de Foucault sont diminués en utilisant des stratifications dans le noyau métallique. Pour cette raison, l'amplitude est considérablement réduite.

Comme la dissipation d'énergie sous forme de chaleur dépend des carrés de l'amplitude des courants de Foucault, la perte de chaleur et par la suite, la perte d'énergie est diminuée. Les pertes d'énergie peuvent encore être réduites en utilisant une stratification plus fine avec du fer à très faible teneur en carbone ou du fer doux et des fils avec des sections transversales plus grandes.

courants de Foucault dans une dalle avec et sans lamelles
courants de Foucault dans une dalle avec et sans stratification, crédit d'image - ChetvornoCourants de Foucault à noyau laminé 2CC0 1.0

Voici une expérience simple où nous pouvons remarquer un amortissement électromagnétique.

Deux tuyaux cylindriques minces creux de mêmes orientations géométriques mais l'un composé d'aluminium et l'autre un tuyau en PVC sont serrés verticalement. Un aimant cylindrique ayant un diamètre un peu inférieur à celui des diamètres du cylindre est laissé tomber à travers les deux tuyaux de manière à ce qu'ils ne touchent pas les parois internes des tuyaux cylindriques. L'aimant tombé à travers le tuyau en PVC prend le même temps pour sortir du tuyau que s'il était tombé de la même hauteur sans aucun tuyau. L'aimant dans le tuyau en aluminium prend comparativement plus de temps à sortir du tuyau.

Cela est dû aux courants de Foucault qui sont produits dans le tuyau en aluminium qui s'opposent au flux magnétique changeant lorsque l'aimant se déplace dans le tuyau en aluminium. Le PVC étant un isolant, aucun courant de Foucault ne s'y forme. Ce phénomène où une force de ralentissement due aux courants de Foucault restreint le mouvement d'un objet est appelé amortissement électromagnétique.

APPLICATIONS DES COURANTS EDDY

Bien que les courants de Foucault ne soient pas souhaitables dans certaines applications, il existe de nombreuses applications dans lesquelles les courants de Foucault sont une nécessité pour leur fonctionnement. Certains d'entre eux sont le freinage magnétique dans les trains, l'amortissement électromagnétique, le four à induction, les compteurs d'énergie électrique, la lévitation, l'identification des métaux, la détection de vibrations et de position, les essais structurels, etc. Certains d'entre eux ont été expliqués en détail comme suit:

  • Freinage magnétique dans les trains: Comme nous savons que les trains sont assez lourds et peuvent se déplacer à grande vitesse, le système de freinage des trains doit donc être très puissant et souple. Les courants de Foucault rendent cela possible. Des électroaimants puissants peuvent induire des courants de Foucault dans les rails. Comme il n'y a pas de friction impliquée car il n'y a pas de liaisons mécaniques; par conséquent, le système de freinage devient très doux. Mais cette application n'est utilisée que dans certains trains électriques.
  • Four à induction: Ils sont utilisés pour fondre le fer, l'acier, le cuivre, l'aluminium et d'autres métaux précieux à des fins de soudage, de remodelage ou de fabrication d'alliages. Dans un four à induction, le courant de Foucault produit des températures très élevées suffisamment adaptées pour faire fondre les métaux.
  • Amortissement électromagnétique: peu d'instruments de mesure comme les galvanomètres utilisent l'effet des courants de Foucault pour s'opposer au mouvement. Ils ont un noyau fixe constitué d'un matériau non magnétique mais métallique dans lequel les courants de Foucault sont générés lorsque la bobine oscille, ce qui à son tour s'oppose au mouvement de la bobine et l'amène rapidement en position de repos.
  • Effets répulsifs et lévitation: lorsqu'un champ magnétique changeant est appliqué, il induit des courants de Foucault qui présentent un comportement de répulsion de type diamagnétique en raison duquel un métal ou tout matériau conducteur subira une force de répulsion.

Pour en savoir plus sur l'application des courants de Foucault, consultez l'article sur test de courants de Foucault, capteur de courant de Foucault et frein à courant de Foucault.

À propos d'Amrit Shaw

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