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Auteur Sujet: Géométrie des courants de Foucault : la chute de l'aimant.  (Lu 3023 fois)

JacquesL

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Géométrie des courants de Foucault : la chute de l'aimant.
« le: 04 février 2009, 04:54:16 pm »
D'abord admirons qu'il y ait des gens pour tenter des expériences :

Citer
Considérons l'expérience du tube de cuivre dans lequel on fait tomber un petit aimant...

http://www.wikidebrouillard.org/index.php/Aimant_qui_tombe_au_ralenti

Sa chute est considérablement ralentie. On peut, en glissant un oeil, le voir virevolter au ralenti, sans se retourner, à l'intérieur du tube.

L'explication tient aux courants de Foucault.
On dit plus ou moins: les électrons du cuivre voient un champ magnétique variable (celui de l'aimant en mvt relatif).
Ils sont soumis à une f.e.m induite qui crée des courants induits dont les effets s'opposent à la cause  qui leur donne naissance...

Soit, mais que savons nous de ces courants ? Quelle est leur "trajectoire", quelle est l'ordre de grandeur de leur intensité ?

J'imagine qu'il tournent autour de l'axe du tube (comme dans une bobine).

Alors je découpe une portion de tube d'environ 1cm de haut. Je le fend verticalement pour obtenir une boucle ouverte. Je soude deux fils de part et d'autre de la fente. Je place cet anneau fendu en bout de tube (sans qu'il y ait contact) et je m'attend à mesurer une fem entre mes fils. Rien !

La tension induite est peut-être faible ! Après tout i=e/r. r étant très petite, i peut encore se révéler significatif. Plaçons un galvanomètre entre les fils et voyons ce qu'il dit au passage de l'aimant...  Rien ! à peine un frémissement ridicule, là où j'attendais pas loin d'un ampère ...

Distinguons deux grands cas :

1. Avec symétrie cylindrique.
Alors l'axe NS de l'aimant est vertical, et la chute de l'aimant induit bien deux spires de courant sur tout le pourtour du tube. La spire de courant du bas repousse l'aimant, genre pôle N contre pôle N (ou l'inverse). La spire de courant du haut attire l'aimant. Toutes deux ont bien un effet freinant.
L'expérimentateur doit voir deux pointes de f.e.m. opposées se succéder au passage de l'aimant.

2. Sans symétrie cylindrique. L'axe de l'aimant est horizontal.
C'est alors l'aimant qui impose ses symétries au problème, et notamment aux sens des courants.

Si l'aimant a son axe horizontal, disons selon x'x alors un côté du tube
voit le pôle Nord, l'autre côté le pôle Sud.
Tu te reportes au schéma http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/Syntaxe0_fichiers/image014.gif



dans le chapitre introductif du cours http://jacques.lavau.deonto-ethique.eu/Syntaxe0.htm
Il s'ensuit que d'un côté la f.e.m. induite par le passage de l'aimant
est de y' vers y, et de l'autre AUSSI de y' vers y. Dans ta spire
d'épreuve, ces deux f.e.m. s'annulent l'une l'autre.
Pour que le freinage fonctionne, il faut laisser passer le courant
induit par cette f.e.m., donc laisser boucler simultanément vers le haut
et vers le bas de la zone induite. Le courant a donc la forme globale de
deux "huit"s verticaux, dont chaque barre centrale est en face d'un pôle
de l'aimant qui défile.

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Si le tube était très épais, le courant bouclerait dans un "huitoïde"
épais autour de zone centrale de courant induit par la chute de
l'aimant.

Si ta fente est placée de façon à intercepter les trois zones à courant
fort d'un de ces "huit"s, tu auras une triple impulsion, dont la
centrale est l'opposée des deux autres. Et encore, avec une condition de
hauteur comparée à celle du huit de courant.

Voilà !

Contre-épreuve expérimentale :
Faire tomber dans un tube fendu, et aligner un des pôles de l'aimant
avec la fente. On doit constater que le pôle côté fente est bien moins
freiné que l'autre, et l'aimant doit verser, voire culbuter.