Eléments de base - page 8/8
Le freinage par self-induction magnétique
Une expérience surprenante !
Les éléments de l'expérience :
Disposition des éléments de l'expérience
.
Notre expérience du film se déroule en cinq temps :
Le film de l'expérience proposée ci-dessus
(Si vous ne pouvez pas lire le film...)
Explication :
On doit garder à l'esprit qu'aucun des tubes utilisés n'est ferromagnétique, donc le freinage de l'aimant dans le tube n'est en aucun cas dû à une quelconque attraction magnétique entre l'aimant et le tube en lui-même.
On peut comparer notre tube, dans le cas ou il est métallique et donc plus ou moins conducteur de l'électricité, comme une spire. L'effet self-inductif dû au passage de l'aimant dans le tube va engendrer dans celui-ci un courant créant à son tour un champ magnétique qui va s'opposer à la variation du champ extérieur, d'où freinage de l'aimant.
Le courant induit, et donc la self-induction, seront d'autant plus importants que la résistivité du métal sera faible, ce qui est le cas du tube de cuivre qui est un très bon conducteur.
L'aluminium présente une résistivité 1,6 fois plus élevée environ. Le courant induit sera moins grand dans le tube, l'effet de self-induction moins important, le freinage moins puissant et par conséquent, la chute de l'aimant plus rapide que dans le tube de cuivre.
Un matériau isolant, tel le PVC possède une très grande résistivité donc, le courant induit est quasiment nul. L'aimant passe au centre du tube sans subir de freinage notable.
Relation avec les courants de Foucault : Les électrons en périphérie des atomes sont aussi sensibles à de forts champs donc se mettent faiblement en mouvement pour faire naitre, d'après Lenz, une force magnétique (sans polarité) qui s'opposera à la cause du frottement ou glissement d'un champ d'un pôle Nord ou Sud d'un aimant ou d'une bobine électromagnétique. Les courants de Foucault, conformément à la self-induction, créent un champ magnétique qui s'oppose à la variation du champ extérieur.
Application de la loi de Lenz : courants de Foucault ==> champ magnétique secondaire ==> freinage
Résistivité de quelques matériaux
Nous pouvons noter, à la lecture du tableau ci-dessous, que le rapport des résistivités Cuivre - Aluminium est d'environ 0,63. Ce qui correspond approximativement à la différence des vitesses de chute de l'aimant dans les tubes respectifs. Quant au PVC (Passoire Véritablement Creuse), c'est la chute libre...
|
Métaux |
Résistivité en Ohm/m |
| Argent |
16.10-9 |
| Cuivre |
17.10-9 |
| Or |
22.10-9 |
| Aluminium |
27.10-9 |
| Magnésium |
46.10-9 |
| Bronze |
50.10-9 |
| Zinc |
60.10-9 |
| Nickel |
70.10-9 |
| Laiton |
70.10-9 |
| Cadmium |
76.10-9 |
| Platine |
94.10-9 |
| Fer |
104.10-9 |
| Etain |
142.10-9 |
| Plomb |
207.10-9 |
| Germanium |
460.10-9 |
| Constantan |
500.10-9 |
| Mercure |
960.10-9 |
| Nichrome |
1000.10-9 |
| Carbone |
35000.10-9 |
|
Isolants |
Résistivité en Ohm/m |
| Eau distillée |
109 |
| PVC |
1014 |
| Papier |
1015 |
| Verre |
1017 |
| Air |
variable |
| Polystyrène |
1020 |
N'hésitez pas à reproduire l'expérience avec d'autres matériaux et à nous communiquer vos résultats.
Quant à
celui qui scrute le fond de l'abysse, l'abysse le scrute à son tour.
(Friedrich Nietzsche)
