Voir aussi : électromagnétisme, magnétisme


L'électro-aimant

Une bobine parcourue par un courant électrique se comporte comme un aimant avec un pôle nord à un extrémité de la bobine et un pôle sud à l'autre extrémité. La position de chacun des pôles dépend du sens du courant et l'induction B dépend des dimensions de la bobine et de l'intensité du courant. Lorsque l'on visse le tire-bouchon dans la self en le tournant dans le sens du courant l'extrémité par laquelle il est rentré est le pôle nord.
La force portante d'un électro-aimant peut être estimée à l'aide de la formule :

avec :
F : force portante en (N)
B : induction en teslas (T)
S : surface de contact entre le circuit magnétique et l'objet attiré.


L'inductance

Le flux magnétique qui traverse la bobine parcouru par un courant d'intensité I est égal à :

L, qui résume toutes les propriétés de la bobine, est appelée "inductance".
Elle est proportionnelle au carré du nombre de spires N et à la section moyenne S de la bobine et inversement proportionnelle à sa longueur. Un noyau magnétique augmente nettement l'inductance d'une bobine.
L est exprimée en :
- henrys (H).
- millihenrys (mH). 1 H = 1000 mH.
- microhenry (µH). 1 H = 1000000 µH.
- nanohenry (nH). 1µH = 1000 nH.


Induction électromagnétique, loi de Lenz

Une bobine en série avec un galvanomètre est placée dans un champ magnétique. Si le flux d'induction de ce champ varie au niveau de la bobine, un courant sera induit dans la bobine, il est proportiodnel à la variation de flux (dF) mais aussi à la vitesse de cette variation (dt). Le courant induit provoque lui-même la formation d'un champ magnétique de sens inverse au champ qui a produit ce courant. Le signe "-" dans la formule indique cette opposition.
Sur la figure ci-jointe le mouvement de l'aimant provoque une variation de F qui induit une tension e dans la spire et provoque la déviation du galvanomètre. Si la bobine comporte plusieurs spires la tension aux extrémités de la bobine est égale à la somme des tensions induites dans chacune des spires.
La dynamo de vélo (en réalité un alternateur) est constituée d'un aimant tournant à l'intérieur d'une bobine. A chaque demi-tour la tension induite change de sens, il s'agit d'un courant alternatif. L'amplitude de la tension fournie est proportionnelle à la vitesse de rotation de l'aimant (donc à la vitesse de variation du flux dans la bobine).

Les pertes dans le cuivre

En courant alternatif la résistance du fil augmente avec la fréquence, ce qui explique l'utilisation de fil divisé pour la réalisation des bobinages entre 50kHz et 2 MHz. Au dela de 2 MHz on utilise de nouveau du fil de cuivre plein mais la résistivité peut être améliorée en argentant le fil de cuivre nu, l'argent ayant une résistivité plus favorable que le cuivre. Voir les courants HF.
Dans un transformateur les pertes "cuivre" augmentent proportionnellement avec la puissance demandée. Elles se produisent à la fois dans le primaire que dans le secondaire. Pour les limiter on peut essayer d'augmenter la section du fil mais on est limité cette fois par la place utilisée.