Electromagnétisme (2)
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La force magnétomotrice détermine la puissance d'un électro-aimant. Elle dépend de l'intensité du courant circulant dans les spires et du nombre de tours de fil de la bobine.
Par exemple une bobine de 20 spires dans laquelle circule un courant de 2 A produira une force magnétomotrice de 40 ampères-tours.
On utilise fréquemment les électro-aimants en électricité. Voyons quelques-unes de leurs applications.
Un relais est un dispositif de commande servant à commuter un ou plusieurs contacts simultanément. Il se compose d'un électro-aimant et d'une armature de fer doux actionnant un groupe de contacts.
La figure suivante montre la construction d'un relais électromagnétique :
Lorsqu'un courant circule dans la bobine, il se crée des pôles nord et sud aux extrémités du noyau. Le noyau attire l'armature, fermant ainsi le contact A - C et ouvrant le contact A - B. Lorsque le courant cesse dans la bobine, le champ magnétique disparaît. L'effet du ressort force l'armature à retourner à sa position initiale ; les contacts retournent à leur position de départ.
Les relais sont habituellement munis de deux types de contacts, soit les contacts à fermeture (F) et les contacts à ouverture (O). La position normale du contact est la position qu'il occupe à l'état repos, c'est-à-dire lorsque la bobine du relais n'est pas alimentée par la source.
Une sonnerie électrique est un dispositif d'avertissement qui peut fonctionner par électromagnétisme.
La figure suivante montre une sonnerie raccordée à une source de tension par l'intermédiaire d'un bouton de commande :
Une sonnerie se compose d'un électro-aimant en forme de U et d'une armature sur laquelle est montée une lame flexible servant à établir le contact électrique. Lorsque le bouton M est appuyé, le courant circule dans le circuit de l'électro-aimant.
A cet instant, l'armature est attirée par l'électro-aimant et le marteau frappe le timbre. Toutefois, lorsqu'il y a attraction, le contact entre la vis de réglage et la lame flexible est rompu. Le courant cesse de circuler dans le circuit, provoquant la désaimantation de l'armature et son retour à sa position initiale. Le courant est rétabli, l'attraction se produit de nouveau et ainsi de suite tant que le bouton M reste appuyé.
Comme vous pouvez le constater, l'électromagnétisme est mis à profit dans plusieurs types d'applications. Les exercices pratiques qui suivent vous permettront de visualiser quelques-uns des phénomènes que vous venez d'étudier.
A la fin de cette étude, vous devriez retenir plus particulièrement les points suivants :
• L'électromagnétisme est l'étude des effets magnétiques engendrés par la circulation d'un courant électrique dans un conducteur.
• Le champ magnétique créé par la circulation d'un courant dans un conducteur possède les caractéristiques suivantes :
- il est situé dans un plan perpendiculaire au conducteur ;
- ses lignes de champ sont symétriques par rapport au centre du conducteur ;
- il agit sur toute la longueur du conducteur ;
- l'intensité magnétique diminue si on s'éloigne du conducteur ;
- le champ disparaît si le courant cesse.
• Le sens des lignes de champ dépend du sens du courant ; la règle de la main droite ou la règle du tire-bouchon permet de déterminer le sens de celles-ci.
• Si deux conducteurs parallèles sont parcourus par des courants circulant dans le même sens, on remarque un phénomène d'attraction entre les conducteurs.
• Si deux conducteurs parallèles sont parcourus par des courants inverses, on remarque un phénomène de répulsion entre les conducteurs.
• Un solénoïde est une bobine de fil comportant plus d'une spire. Cela crée un champ magnétique comparable à celui d'un aimant permanent lorsque le solénoïde est parcouru par un courant électrique.
• Lorsque la bobine de fil est montée sur un noyau ferromagnétique, elle se transforme en électro-aimant.
• L'intensité du champ magnétique produit par un électro-aimant dépend de l'intensité du courant, du nombre de tours de fil et de la nature du noyau.
• Pour déterminer la polarité d'un solénoïde, on utilise une boussole, la règle de la main droite ou la règle du tire-bouchon.
• Parmi les applications de l'électromagnétisme, on retrouve les pôles des machines rotatives, les relais et les sonneries.
• Un relais est un dispositif de commande servant à commuter un ou plusieurs contacts.
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