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Centrale nucléaire Isar, Allemagne

Que sont les électro-aimants ? Fonctionnement, utilisation et exemples

Que sont les électro-aimants ? Fonctionnement, utilisation et exemples

Un électro-aimant est un type d'aimant dans lequel le champ magnétique est produit par le passage d'un courant électrique. Si le flux de courant électrique disparaît, le champ magnétique et son effet résultant disparaissent également.

Que sont les électro-aimants ? Fonctionnement, utilisation et exemplesIl existe différents types d'électro-aimants selon le sens du courant et la puissance souhaitée. Parmi eux, nous soulignons ceux de courant circulaire, courant continu, rectangulaire et ceux d'entraînement.

Comment fonctionne un électro-aimant ?

Un électro-aimant fonctionne grâce à la propriété qu'éprouvent tous les conducteurs électriques : lorsqu'un courant circule dans un conducteur, un champ magnétique est toujours généré. 

L'électro-aimant le plus simple est un morceau de fil métallique enroulé en une bobine. Une bobine cylindrique avec le fil enroulé en forme d'hélice (semblable à un tire-bouchon en forme de tire-bouchon) est souvent appelée solénoïde; un solénoïde fermé serait un tore. Les extrémités du câble sont connectées à une source d'alimentation.

Que sont les électro-aimants ? Fonctionnement, utilisation et exemplesDes champs magnétiques plus forts peuvent être produits si un noyau d'un matériau paramagnétique ou ferromagnétique est placé à l'intérieur de la bobine, généralement un noyau de fer doux est utilisé. Le noyau concentre le champ magnétique de sorte qu'il sera plus fort que s'il n'y avait que l'enroulement de la bobine.

Un électro-aimant peut fonctionner aussi bien en courant alternatif qu'en courant continu.

Les champs magnétiques générés par les bobines suivent une forme de règle de la main droite. Si les doigts de la main gauche sont pliés dans le sens du flux du courant électronique à travers la bobine, le pouce pointe dans le sens de la force magnétique.

Le côté de l'aimant d'où proviennent les lignes de champ est considéré comme le pôle Nord.

Qui a inventé l'électro-aimant ?

L'inventeur de l'électro-aimant était le physicien anglais William Sturgeon , en 1825.

Le premier électro-aimant était un morceau de fer en forme de fer à cheval entouré d'une bobine. Dans ce fer à cheval, lorsque le courant traversait la bobine de l'électro-aimant, il se magnétise et lorsqu'il s'arrête, il se démagnétise.

Sturgeon a démontré les propriétés magnétiques de l'électro-aimant en soulevant environ 4 kg avec un morceau de fer pesant moins de 200 grammes avec une bobine à travers laquelle passait le courant d'une seule pile.

De plus, Sturgeon pouvait réguler son électro-aimant en faisant varier l'intensité du courant électrique.

Exemples d'utilisation d'électroaimants

Ces éléments peuvent être utilisés directement ou indirectement. Dans les deux cas, nous pouvons trouver les exemples suivants :

  • Pour dévier les particules chargées électriquement, comme dans les tubes à rayons cathodiques ou les accélérateurs de particules.

  • Pour soulever de grandes masses de fer. Certaines grues utilisent un puissant électro-aimant industriel pour accrocher et soulever la ferraille.

  • Moteurs électriques. Les moteurs électriques fonctionnent grâce à cette technologie.

  • Générateurs électriques. Il fonctionne de la même manière que dans les moteurs électriques mais en sens inverse.

  • Fermeture des contacts électriques sur les relais ou actionnement des vannes sur les électrovannes.

  • Activer les serrures électriques

  • Déplacer la tête d'un disque dur

  • Freins et embrayages électromagnétiques pour automobiles.

  • Pour séparer magnétiquement les métaux dans les centres de recyclage.

  • Les trains Maglev utilisent cette technologie pour flotter et réduire considérablement les pertes par frottement avec la voie.

Exemple d'utilisation dans les portes automatiques

Un autre exemple d'utilisation est dans le domaine des serrures, où il est utilisé pour maintenir une porte fermée, assurant son ouverture en cas de coupure de courant.

Vers 1980, le champ magnétique dérivé d'un électro-aimant a commencé à être utilisé dans la construction et, plus précisément, dans le domaine des fenêtres de sécurité.

Une entreprise suisse a commencé à produire un électro-aimant, de très petite taille et poids, qui, lorsqu'il est alimenté en basse tension (12Vdc - 24 Vdc), développe un champ magnétique capable de résister à une force de plusieurs milliers de newtons.

Cette application a été immédiatement un grand succès dans le domaine des issues de secours car elle garantit la sécurité contre le vol sans avoir besoin d'utiliser des pièces mécaniques mais, en même temps, elle assurait l'ouverture de la porte, sans intervention humaine, en cas de panne de courant. . . .

L'évolution de ce système a conduit le secteur de la construction à utiliser massivement l'électro-aimant comme élément de fermeture électrique. Aujourd'hui, il est utilisé de diverses manières selon les dimensions, les utilisations, les profils et le type de porte.

Quelles sont les différences entre un aimant et un électro-aimant ?

Les différences les plus importantes entre un aimant permanent et un électro-aimant sont les suivantes :

  • Le champ magnétique d'un électro-aimant peut être manipulé rapidement en contrôlant la quantité de courant électrique. Au contraire, il est nécessaire qu'il y ait une alimentation continue en énergie électrique pour maintenir le champ.

  • La force magnétique de l'électro-aimant dépend de l'alimentation électrique. Si le courant cesse de circuler, l'électro-aimant perd ses propriétés.

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Date de publication : 14 septembre 2021
Dernier examen : 14 septembre 2021