Le flux magnétique est défini comme la quantité physique qui décrit la quantité de champ magnétique qui traverse une surface donnée. C'est une mesure du nombre de lignes de champ magnétique traversant une surface à un angle donné.
Pour mieux comprendre cette définition, imaginez une région de l'espace avec un champ magnétique, comme le champ autour d'un aimant. Maintenant, plaçons une surface plane dans cette région, qui peut être une surface réelle ou imaginaire, et qui a une aire définie.
Formule
Le flux magnétique à travers cette surface est calculé en multipliant la valeur du champ magnétique en chaque point de la surface par l'aire de cette surface, puis en multipliant le tout par le cosinus de l'angle entre la direction du champ magnétique et la normale vecteur à la surface. .
La formule qui exprime mathématiquement ce concept est la suivante :
Φ = B * A * cos(θ)
Où:
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Φ est le flux magnétique en weber (Wb).
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B est la densité de flux magnétique en tesla (T).
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A est la surface perpendiculaire au champ magnétique en mètres carrés (m²).
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θ est l'angle entre la direction du champ magnétique et le vecteur normal à la surface.
Le flux magnétique est mesuré en unités appelées "Weber" (Wb) dans le Système international d'unités (SI).
Densité de flux magnétique
D'autre part, la densité de flux magnétique, qui est représentée par la lettre "B", est une quantité vectorielle qui décrit l'intensité du champ magnétique en un point spécifique de l'espace.
La densité de flux magnétique (B) en un point est liée au nombre de lignes de champ magnétique traversant une surface perpendiculaire à la direction du champ.
Mathématiquement, la densité de flux magnétique est définie comme la quantité de flux magnétique (Φ) qui traverse une unité de surface perpendiculaire au champ magnétique en ce point :
B = Φ / A
Où:
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B est la densité de flux magnétique (induction magnétique) en tesla (T).
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Φ est le flux magnétique à travers une surface perpendiculaire au champ, mesuré en weber (Wb).
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A est la surface perpendiculaire au champ magnétique en mètres carrés (m²).
Son unité, le tesla, équivaut à un weber par mètre carré (T = Wb/m²). Une autre unité couramment utilisée pour exprimer la densité de flux magnétique est le gauss, où 1 T = 10 000 gauss (1 mT = 1 gauss).
Instruments de mesure du flux magnétique
Il existe divers instruments et dispositifs utilisés pour mesurer le flux magnétique dans diverses applications. Certains des instruments les plus courants sont :
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Jauges gaussmètres : mesure en unités de Gauss (G). Ils sont largement utilisés pour mesurer les champs magnétiques dans les applications industrielles, telles que l'inspection des aimants et des matériaux magnétiques.
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Compteurs teslamètres : mesure en unités de Tesla (T). Ils sont plus précis que les gaussmètres et sont utilisés dans des applications plus spécialisées, comme dans les laboratoires de recherche et les études scientifiques.
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Bobine de Helmholtz : Il s'agit d'une configuration de deux bobines identiques placées à une distance spécifique l'une de l'autre. Il est utilisé pour générer des champs magnétiques connus et uniformes dans une zone définie, permettant d'étalonner et de vérifier d'autres appareils de mesure.
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Sonomètres à flux magnétique : Ce sont des instruments spécialisés qui utilisent des effets de vibration ou des sons produits par des objets ferromagnétiques dans un champ magnétique. Ces sons sont corrélés à la densité du flux et permettent d'effectuer des mesures indirectes.
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Inducteurs : Ces appareils sont utilisés pour mesurer l'inductance dans les bobines, et à partir de cette mesure, il est possible d'obtenir des informations sur le flux magnétique présent.
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Capteurs Hall : Les capteurs Hall sont des dispositifs semi-conducteurs qui peuvent mesurer directement la densité de flux. Ils sont utilisés dans des applications telles que la détection de champs magnétiques dans les moteurs, les appareils électroniques et les systèmes de navigation.
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Magnétomètres : sont des instruments qui mesurent l'intensité et la direction du champ magnétique en un point précis.
Applications qui utilisent le flux magnétique
La connaissance du flux magnétique est essentielle dans diverses applications et domaines de la science et de la technologie. Certaines des principales applications où il est important de connaître le flux magnétique sont les suivantes :
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Industrie électrique et production d'énergie : Dans l'industrie électrique, il est utilisé dans les générateurs et les transformateurs pour la production, la transmission et la distribution d'énergie électrique.
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Électronique et technologie des semi-conducteurs : certains appareils tels que les capteurs magnétiques, les micropuces, les disques durs et d'autres composants utilisent des champs magnétiques pour fonctionner.
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Médecine : En médecine, l'imagerie par résonance magnétique (IRM) est utilisée pour obtenir des informations détaillées sur les tissus et les organes du corps humain. L'imagerie par résonance magnétique est basée sur la manipulation et la détection du flux magnétique généré par les atomes d'hydrogène dans le corps.
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Géophysique et navigation : En géophysique, l'étude du champ magnétique terrestre permet de comprendre la structure interne de la planète. De plus, en navigation, les boussoles utilisent le flux magnétique pour déterminer la direction.
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Contrôle et stabilisation des systèmes : Dans certaines applications, telles que la stabilisation des systèmes de contrôle, il est important de connaître et de compenser les effets des champs magnétiques pour éviter les interférences ou les effets indésirables.
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Industrie des métaux et des matériaux : la connaissance du flux magnétique est utile pour les tests de qualité, l'inspection des matériaux ferromagnétiques et le contrôle des processus de fabrication.
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Transport et lévitation magnétique : Dans les applications de transport, telles que les trains à lévitation magnétique (Maglev), cette propriété physique est utilisée pour la propulsion et le contrôle du véhicule sans contact physique avec les voies via des électroaimants.
