Electrotechnique Niveau Les étudiants en Maintenance Industrielle des I.S.E.T. Profil : Maintenance Industrielle Niveau : 3

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1 Electrotechnique iveau 1-11 PLA DE LA LEÇO 1 TTRE DE LA LEÇO : Electromagnétisme PULC CLE : Les étuiants en Maintenance nustrielle es.s.e.t. Profil : Maintenance nustrielle iveau : OJECTS : A la fin e la séance l'étuiant oit être capable e : Reconnaître l'architecture générale 'une installation électrique ; Classifier les ifférents schémas électriques. PRE-REQUS : Lois 'électricité. Appareils e mesure. H. E AMMAR 1

2 Electrotechnique iveau 1-11 ELECTROMAGETSME OJECT GEERAL : Reconnaître les ifférents blocs 'organes 'une installation électrique. OJECTS SPECQUES ELEMETS DE COTEU METHODOLOGE ET MOYE EVALUATO DUREE Reconnaître une 1. Source 'énergie Eposé informel. ormative. mn installation électrique.. nstallation électrique. otes e cours. Saisir les 1. Organe e Eposé informel. ormative. mn ifférents blocs 'une installation électrique. Protection.. Canalisation.. Appareil otes e cours. Eemples. 'utilisation. Classifier les 1. Schéma Eposé informel. ormative. mn schémas éveloppé. otes e cours. électriques.. Schéma Eemples. multifilaire.. Schéma unifilaire. 4. Schéma architectural. H. E AMMAR

3 Electrotechnique iveau 1-11 ELECTROMAGETSME. Actions es courants sur les aimants Un fil conucteur est placé au voisinage 'une aiguille aimantée "oussole" (fig.1.1). Lorsqu'un courant passe ans le fil conucteur, l'aiguille pren une position 'équilibre presque perpeniculaire au conucteur si le courant est assez important. Cette epression est connue sous le nom "Epérience 'Oerste", montrant que le passage 'un courant à travers un conucteur moifie les caractéristiques magnétiques e son entourage. Pôle or Pôle Su ig.1.1. Epérience 'Oerste S il conucteur oussole..1. nuction magnétique otion 'inuction magnétique La moification e l'espace au voisinage 'une particule chargée en mouvement, trauit la éfinition 'un champ magnétique qu'on notera, caractérisé par sa irection, son sens et son moule... nuction magnétique crée par une charge en mouvement Une charge q au point O est animé 'une vitesse V (fig.1.). On ésigne par un point e l'espace telle queo, la charge q crée au point une inuction magnétique, telle que q 4 V V ig.1.. L'inuction magnétique créée par une charge en mouvement O q H. E AMMAR

4 Electrotechnique iveau : la perméabilité à vie, telle que : la istance est eprimée en mètre [m] ; 7 4 [Hm -1 ] ; 1 q : la charge e la particule au point O est eprimée en Coulomb [C] ; : l'inuction magnétique au point est eprimée en Tesla [T]. nuction magnétique crée par un conucteur rectiligne On consière un fil rectiligne (fig.1.) parcouru par un courant. On se propose 'étuier le vecteur inuction magnétique. ig.1.. L'inuction magnétique créée par un conucteur rectiligne l O M il conucteur Tous les vecteurs sont colinéaires et perpeniculaires au plan éfini par le fil et le point. Soit : l q V ( n S l) V, vérifier par Rowlan en 1876, eprimant qu'une élément e conucteur e longueur l parcouru par un courant est soumis à la même force qu'une charge électrique q animé 'une vitesse V. q 4 V L epression e la loi e iot et Savart onne l inuction magnétique créée au point M par un élément e circuit l parcouru par un courant. l l u 4 4 l sin 4 avec : tg l tel que 1 tg l 1 tg l cos sin H. E AMMAR 4

5 Electrotechnique iveau 1-11 cos 4 4 cos alors 1 tg 'où cos 4 Alors l'inuction magnétique créée par un conucteur rectiligne est égale à :.. Enoncé e la règle e l'observateur 'Ampère Le sens e l'inuction magnétique est ésigné par le bras gauche tenu e l'observateur lorsqu'il est placé sur le fil conucteur tel que le courant entre par les pies et lui sot par la tête, en regarant le point..4. nuction magnétique crée par une spire Soit une spire circulaire, e centre O et e rayon R parcourue par un courant (fig.1.4). Cette spire crée en tout point e l'espace une inuction magnétique. On se propose e éterminer l'inuction magnétique en un point situé sur l'ae e la spire à une istance e son centre. ig.1.4. L'inuction magnétique créée par une spire l O Chaque élément e spire crée une inuction magnétique au point onnée par la relation suivante : avec : alors 'où 4 l puisque l et r sont perpeniculaires, alors sin, R sin l, sin R R pour la spire l'angle varie e à 4π R 4π α R π R On remarque qu'au centre l'inuction magnétique est au maimum. R. Une spire 4π l H. E AMMAR 5

6 Electrotechnique iveau 1-11 La figure suivante présente la variation e l'inuction magnétique en fonction e la istance, notant que l'inuction magnétique et inversement proportionnelle à la istance. ig.1.5. La courbe e la variation e l'inuction magnétique en fonction e la istance ma Pour un solénoïe e n l'inuction magnétique créée au centre O est égale à :. Enoncé e la règle e tire-bouchon e Mawell n. R Le sens e l'inuction magnétique est tangente à ces cercles, est celui qui fait progresse le tire-bouchon e Mawell..5. lu 'inuction Le flu à travers une surface est l'ensemble es vecteurs qui sont entourés par cette surface. Le flu e l'inuction magnétique à travers une surface est S, ce qui implique S cos. L'unité u flu magnétique est le Weber. ig.1.6. Le flu e l'inuction magnétique à travers une petite surface n. orce e Laplace C'est le principe e fonctionnement es moteurs..1. Cas 'une particule chargée en mouvement S Soit une particule e charge q, animée 'une vitesse V est placée ans une inuction magnétique. Cette particule est alors soumise à travers une force force e Laplace. q V qu'on appelle La force est perpeniculaire au vecteurs vitessev et inuction magnétique. H. E AMMAR 6

7 Electrotechnique iveau Cas 'un fil conucteur On a : q V l, alors l, ce qui implique l sin ig.1.7. La représentation graphique es vecteurs : force, intensité et magnétique S La force électromagnétique est normale au plan P éfinit par la irection u courant et celle u champ magnétique comme le montre la figure ci-essus. Le point 'application e la force est le milieu e la portion u conucteur plongé ans le champ magnétique...1. Sens e la force Le sens e la force épen u sens u courant et e celui u champ magnétique. Pour trouver ce sens 'une façon commoe, nous appliquons la règle es trois oits e la main roite. Pouce ne Majeur orce ()... Eemple ntensité () Magnétique () ig.1.8. Application e la règle es oits e la main roite Soit eu railles rectilignes conuctrices placées ans un plan perpeniculaire au inuctions magnétique (fig.1.9). Un générateur e tension relie les eu railles pour maintenir une ifférence e potentiel constante. Elle est alors soumise à la force e Laplace. ig.1.9. La représentation graphique es vecteurs : force, intensité et magnétique E H. E AMMAR 7

8 Electrotechnique iveau 1-11 q V l l sin l l l Donc la force est égale à : l V. orce électromotrice inuite C'est le principe e fonctionnement es alternateurs. V.1. Epérience On branche un galvanomètre au bornes 'une inuctance : ig.1.1. Epérimentation arreau nuctance Galvanomètre aimanté Lors u rapprochement 'un barreau aimanté à la bobine on observe une éviation e l'aiguille u galvanomètre, onc un courant qui parcourt l'inuctance. Ce courant s'annule lorsque l'aimant n'est plus en mouvement. Ce courant est appelé courant inuit et la f.e.m qui lui onne naissance s'appelle f.e.m inuite. ous éuisons que cette ernière est ue à la variation u flu. V.. Loi e araay Lorsqu'un contour fermé subit une variation e flu 'inuction magnétique penant un intervalle t, il est le siège 'une force électromotrice inuite e. t V.. Loi e Lenz Le sens u courant inuit est tel que par ces effets, s'oppose à la cause qui lui a onné naissance. V.4. Eemple Deu railles rectilignes non magnétiques placées ans un plan perpeniculaires à l'inuction magnétique. Une tige est mise en contact avec les railles ig Epérimentation La tige e longueur l est e largeur H. E AMMAR 8

9 Electrotechnique iveau 1-11 Lorsque la tige est animée 'une vitesse V. le galvanomètre inique la présence 'une f.e.m inuite e valeur e. s e, avec s alors e e l t t t D'où e l V V.5. Sens u courant Le sens u courant épen u sens e la force et e celui u champ magnétique. Pour trouver ce sens 'une façon commoe, nous appliquons la règle es trois oits e la main gauche. Pouce orce () ne ntensité () Majeur Magnétique () ig.1.8. Application e la règle es oits e la main gauche H. E AMMAR 9