Électroaimant

Électroaimant.

Un électroaimant est un organe électrotechnique produisant un champ magnétique lorsqu'il est alimenté en électricité.

Cet organe, inventé en 1823 par l'Anglais William Sturgeon, est amélioré par le physicien américain Joseph Henry huit ans plus tard, l'électroaimant alimenté par une batterie ordinaire pouvant alors lever plus d'une tonne de fer.

Généralités

Un simple électroaimant constitué d'un noyau en ferrite et d'un fil électrique enroulé autour. La force mécanique d'attraction de l'électroaimant est proportionnelle au carré du produit du courant par le nombre de spires.

Un électroaimant est constitué d'un bobinage et très souvent d'une pièce en matériau ferromagnétique doux appelé circuit magnétique. Quand le bobinage est parcouru par un courant, il crée un champ magnétique canalisé par le circuit magnétique. Quand l'électroaimant est alimenté par du courant alternatif, le circuit magnétique doit être constitué soit :

• de tôles feuilletées, afin d'éviter des pertes liées à l'apparition de courants de Foucault en son sein,
• de noyaux de Ferrite.

La forme donnée au circuit magnétique permet, soit de concentrer l'effet du champ magnétique, soit de le canaliser.

Jouant le rôle d'un aimant commandé par un courant électrique. Il est utilisé soit pour produire une force électromagnétique, soit pour produire un champ magnétique contrôlé en une région de l'espace.

Remarque : Quand l'électroaimant est soumis à un champ magnétique variable, il est le siège d'une force électromotrice.

Applications

L'électroaimant fait souvent partie d'un ensemble électrique (moteur électrique, générateur, radio, télévision, magnétophone, magnétoscope, disque dur, microscope électronique, machines diverses). Dans les moteurs et les générateurs, il est utilisé pour créer un champ électromagnétique que l'on peut contrôler, cas des inducteurs ou, un collecteur de courant électrique, cas des induits.

Exemples d'utilisations :

• Quand il est utilisé seul l'électroaimant peut être assimilé à un aimant commandé.

• La gâche électrique d'une porte : l'électroaimant lorsqu'il est alimenté, tire le loquet bloquant la serrure, libérant ainsi la porte qui peut être ouverte sans clé ni poignée.

• Certains verrouillages de portes sont confiés à des électroaimants, dont la force d'attraction peut atteindre 6 000 N. Ce type de dispositif maintient des portes coupe-feu ouvertes dans certains immeubles, les libérant en cas d'incendie, ce dispositif est appelé improprement ventouse.

• Les relais électromagnétiques, les disjoncteurs, les télérupteurs sont basés sur l'attirance d'une masse ferromagnétique par un électroaimant. Cette masse contrôle le déplacement des contacts électriques.

• Dans de nombreux automatismes électromécaniques, des mouvements linéaires relativement courts (moins de 5 centimètres) sont confiés à un électroaimant à noyau plongeur, application particulière de l'électroaimant.

• Le levage de masses métalliques ainsi que le tri des déchets métalliques est confié à de puissants et grands électroaimants.

• Les injecteurs de carburant (essence et gazole) des moteurs montés dans les automobiles actuelles sont des électroaimants pilotés directement par le calculateur électronique de gestion du moteur. Lorsque le calculateur veut injecter du carburant, il fournit un courant électrique à l'injecteur, l'aiguille bouchant le trou d'injection recule laissant ainsi entrer le carburant sous pression dans le moteur. L'aiguille est remise en place par un ressort à la disparition du courant.

• Dans les enregistreurs magnétiques (magnétophone, magnétoscope, piste magnétique), l'électroaimant sert à magnétiser les particules métalliques du support de l'information. Pendant que le support magnétique (bande ou disque) défile devant une tête magnétique à une vitesse contrôlée, un courant électrique (image) de la source à enregistrer passe dans la tête transférant ainsi l'information sous forme magnétique. Pour la lecture, le support défile de nouveau devant la tête magnétique, dans laquelle les variations de champ magnétique induisent un courant électrique, qui est amplifié et adapté pour être restitué dans sa forme originale.

• Dans la reproduction sonore, l'électroaimant est le moteur des haut-parleurs : une membrane est mise en mouvement par une bobine plongée dans le champ magnétique d'un aimant permanent. La membrane vibre au rythme du signal alimentant la bobine.

• Les électroaimants sont utilisés dans les accélérateurs de particules (synchrotrons, cyclotrons, …) pour la recherche en physique (comme le LHC).

• Dans le train à lévitation allemand, le Transrapid, les électroaimants sont utilisés pour la lévitation, la propulsion et la rotation angulaire.

• Dans les paliers magnétiques, les électroaimants servent à faire léviter un rotor en le faisant flotter dans un champ magnétique afin de le faire tourner sans contacts.

• Fabrication soi-même d'un petit électro-aimant en bobinant deux mètres de fil électrique autour d’un boulon ou d’une vis, le circuit étant connecté quelques secondes (au maximum 5 secondes sinon la pile se décharge rapidement) à une pile alcaline de 4.5 Volts . Cet électro-aimant qui reproduit les expériences d'Ampère peut attirer des clous, des rondelles en fer, des trombones.

Liens externes

• Électroaimants des contacteurs, sur le site sitelec.org
• De l'aimant à l'électro-aimant.