Résistance magnétique
Qu'entend-on par résistance magnétique ?
La résistance magnétique est une mesure de la résistance qui s'oppose aux lignes de champ magnétique lorsqu'elles traversent la matière. Si la résistance magnétique est élevée, les lignes de champ magnétique ne peuvent que difficilement traverser le matériau. La résistance magnétique est donc inversement proportionnelle à la perméabilité magnétique μ. Les matériaux ferromagnétiques ont donc une très faible résistance magnétique.Table des matières
Dans le magnétisme,
le flux magnétique
Φ
est l'équivalent du courant électrique I
de l'électricité.
Avec l'aide de la tension magnétique
Umag
et du flux magnétique Φ,
une résistance magnétique Rmag
peut donc être définie par la relation :
Umag=Rmag•Φ Cela correspond à la loi d'Ohm dans l'électrotechnique U=R•I, où U désigne la tension électrique, I le courant électrique et R la résistance électrique (ohmique).
Dans des matériaux ayant une grande perméabilité, le flux magnétique est très grand. La résistance magnétique est par conséquent très faible. Cela vaut pour les matériaux ferromagnétiques comme le fer par exemple.
Un supraconducteur a en revanche une résistance magnétique infinie. Le supraconducteur chasse complètement le flux magnétique de son intérieur. Aucun champ magnétique ne peut pénétrer dans un supraconducteur. La perméabilité du supraconducteur est nulle.
Exemple de calcul des résistances magnétiques
La notion des résistances magnétiques permet de calculer, comme dans un circuit électrique, les connexions en série et en parallèle de différentes résistances magnétiques.Par exemple, prenons une bobine torique de longueur L avec un noyau en fer et un entrefer de largeur d. Dans cette bobine, le champ magnétique à l'intérieur du noyau de fer est plus faible que dans l'entrefer. L'intensité du champ est ici inversement proportionnelle à la perméabilité, donc directement proportionnelle à la résistance magnétique. Cela est en complète analogie avec le circuit électrique. Dans de grandes résistances, un grand champ électrique règne parce qu'une grande tension chute au niveau de la résistance.
Une longue bobine annulaire avec un noyau en fer constitue une résistance magnétique.
Un entrefer produit également une résistance magnétique.
Étant donné que la perméabilité magnétique de l'air est beaucoup plus faible que celle du fer, la résistance magnétique de l'entrefer est supérieure à celle du noyau en fer.
Si l'entrefer est réduit, la résistance de l'entrefer diminue.
La tension magnétique qui est à attribuer à l'entrefer est, comme la résistance magnétique, en conséquence élevée.
Elle est approximativement le produit du champ magnétique et de la largeur de l'entrefer d :
\(U_{magnétique, air}=H_{Luft}\cdot{d}=\frac{B}{\mu_0\mu_{Luft}}\cdot{d}\)
La tension magnétique de la bobine (avec noyau de fer) est en revanche :
\(U_{magnétique, bobine}=H_{bobine}\cdot{L}=\frac{B}{\mu_0\mu_{fer}}\cdot{L}\)
Le flux magnétique dans le noyau de fer est égal à celui dans l'entrefer. Il traverse la section transversale A et il est de
\(Φ=B imes{A}\).
Pour la résistance magnétique de la bobine à noyau de fer, il s'ensuit :
\(R_{magnétique, bobine}=\frac{U_{magnétique, bobine}}{\Phi}=\frac{1}{\mu_0\mu_{fer}}\cdot\frac{L}{A}\).
Tandis que la résistance magnétique de l'entrefer est donnée par
\(R_{magnétique, entrefer}=\frac{U_{magnétique, entrefer}}{\Phi}=\frac{1}{\mu_0\mu_{Luft}}\cdot\frac{d}{A}\)
Plus un élément du circuit magnétique série est "long", plus la résistance magnétique associée est grande.
Plus la perméabilité μ
et la section transversale de l'élément A
sont grandes, plus la résistance magnétique est petite.
Comme dans un circuit électrique en série, les résistances des composants connectés en série doivent être additionnées pour obtenir la résistance totale du circuit, la résistance magnétique totale du circuit magnétique illustré est obtenue en additionnant les résistances magnétiques des différents composants. Pour la bobine annulaire présentée avec entrefer, on a donc :
\(R_{magnétique}=R_{magnétique, bobine}+R_{magnétique, entrefer}\).
Dans le cas électrique comme dans le cas magnétique, une tension tombe aux résistances qui est proportionnelle à la résistance respective.
Les composants magnétiques pourraient également être connectés en parallèle.
Dans ce cas, comme dans un circuit parallèle électrique, les résistances magnétiques s'additionnent réciproquement.
Cela signifie que la résistance totale en parallèle diminue par rapport aux composants individuels.
Auteur:
Dr Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.
Dr Franz-Josef Schmitt
Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.
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