• III. Utilisation de l'aimant dans la vie courante

    Depuis un siècle, le magnétisme a connu diverses applications dans de nombreux domaines de l'industrie. Ainsi, en électricité, l'électroaimant est l'un des composants fondamentaux du moteur électrique et du transformateur. En informatique, on conçoit aujourd'hui des mémoires d'ordinateur à l'aide de bulles magnétiques, domaines magnétisés minuscules. On emploie également les substances magnétiques comme supports de stockage de données. L'industrie ferroviaire a également utilisé le magnétisme pour fabriquer des trains à lévitation magnétique, même si actuellement l'avenir de ces prototypes demeure incertain. En médecine, l'imagerie à résonance magnétique nucléaire (IRM), qui fait appel à de puissants champs magnétiques, constitue un outil précieux de diagnostic. En physique des particules, on équipe les accélérateurs d'énormes électroaimants afin de confiner les particules accélérées sur une trajectoire courbe. 

     

    Les microphones (dans une guitare) :

    Un micro est composé d’un ou plusieurs aimants autour desquels s’enroule un très fin fil de cuivre pour former une bobine. 
    On distingue les micros à aimants ALNICO (Aluminium-Nickel-Cobalt) des autres micros plus bas de gamme, à plots en acier et aimant séparé. Comme indiqué sur le schéma ci-dessous, 6 aimants sont entouré d’une bobine de fil de cuivre.

    Le principe de fonctionnement est très simple : il s’agit du principe physique des courants induits. Les cordes de guitare électrique sont en acier. En vibrant au dessus des aimants (et donc en perturbant le champ magnétique généré par ces derniers), un courant alternatif dit courant induit se crée dans la bobine. L’énergie mécanique (vibration de la corde) est donc transformée en énergie électrique. La fréquence du courant induit est identique à la fréquence de la vibration de la corde. 

      

    Dans les haut-parleurs :

     

     

    Une bobine de fil électrique (communément du cuivre) est placée sur un aimant. Lorsque le fil de cuivre est traversé par le courant électrique, le champ magnétique de l'aimant est modifié, ce qui fait vibrer une membrane placée à l'autre extrémité de l'haut-parleur (c’est à peu près le même principe que pour les microphones). C'est ce qui produit le son. Par exemple, si le courant qui alimente la bobine s'inverse 880 fois par seconde, la membrane vibrera 440 fois par seconde (440 hertz) et donnera le son "LA".

    Les microphones :

    Ici, le principe est exactement le même que pour les haut-parleurs mais inversement. Le son va faire vibrer la membrane interne, qui va, elle faire bouger la bobine mobile modifiant ainsi le champ magnétique de l’aimant. Ces modifications sont captées par les fils de connexion qui traduisent ces vibrations en un son.

     

     

    Dans la médecine :

    Dans les techniques de scan tel que l’IRM (image par résonnance magnétique) ou, l’aimant est un composant majeur du mécanisme employé par cette méthode.

    L’IRM permet d’avoir une vue 3D d’une partie du corps, notamment le cerveau. L’IRM repose sur la technique de résonnance magnétique. Le patient passe à l’intérieur d’un tube, ce tube est enfait un gigantesque aimant. L’aimant est relié à des antennes, dont certaines, émettent des ondes radio en direction du corps du patient. Ces ondes excitent alors les noyaux d’hydrogène contenus dans notre corps. Après stimulation, les noyaux d’hydrogène restituent cette énergie qui se disperse sous l’action du champ magnétique de l’aimant. La réponse est alors captée par d’autres antennes puis analysée par un ordinateur.

     

    La magnétothérapie :

    La magnétothérapie a pour objet le traitement des douleurs par l'application de champs magnétiques dynamiques à hautes fréquences sur le corps humain.

    On a pu constater des propriétés antalgiques dans le cas de symptômes tels que des tensions dans les épaules, le dos, la nuque ou les douleurs lombaires (vertèbres). On constate aussi que  les aimants réduisent les œdèmes des fractures ou entorses et stimulent la régénérescence osseuse. On emploie les aimants surtout pour soulager la douleur associée à des maladies chroniques comme l'arthrite, les maux de dos, et pour favoriser la cicatrisation, par exemple après une chirurgie.

    Les aimants sont également  un outil pour lutter contre les symptômes liés au stress, comme la migraine et l'insomnie. En médecine classique, on y a parfois recours pour traiter des fractures qui tardent à guérir, particulièrement dans le cas d'os longs comme le tibia. 

    Il n’y a pas vraiment d’explication : peut-être s'agit-il de la modification des flux d'ions à travers les synapses entre les cellules nerveuses ou des mécanismes fondés sur des effets de réactions biochimiques. Plusieurs théories existent, sans qu'aucune n'ait été prouvée jusqu'à maintenant. L'hypothèse la plus répandue veut que les champs électromagnétiques agissent sur le plan cellulaire en stimulant le fonctionnement des cellules. D'autres thèses soutiennent que les aimants activent la circulation sanguine, ce qui favoriserait l'apport en oxygène et en nutriments, ou que le fer contenu dans le sang jouerait un rôle de conducteur de l'énergie magnétique. Il se pourrait aussi que les champs électromagnétiques interrompent la transmission du signal de la douleur entre les cellules d'un organe et le cerveau.

    Train a sustentation magnétique :

     Le principe de fonctionnement d'un train à sustentation magnétique peut être divisé en deux parties : la lévitation et la propulsion. La lévitation est possible grâce à la suspension électromagnétique produit par des électroaimants situés sur les rails et sous le train. La propulsion est aussi due à cette technique mais elle est plus complexe. Le mouvement est produit par un moteur très spécifique : moteur linéaire synchrone à stator long (le moteur linéaire synchrone à stator long est composé de bobinages triphasés disposés sur la voie, et d'électro-aimants installés sur le véhicule. La vitesse du train varie en fonction du courant alternatif qui est envoyé dans les bobinages de la voie, mais aussi grâce à l'ajustement de la fréquence).

    Le freinage est lui aussi assuré par le moteur linéaire mais d’une façon inverse pour réduire la vitesse. Il est accompagné par des aérofreins situés sur le haut du train et qui permettent d'augmenter les frottements de l'air et donc de freiner encore plus la machine. 
    Le fonctionnement de ce train est donc basé sur l'électromagnétisme qui permet de faire léviter, propulser et freiner le train a sustentation magnétique.
    [Il peut être remplacé par la supraconductivité qui est le fait que certains matériaux conduisent le courant électrique sans résistance, le champ magnétique est donc plus fort. Cette technique nécessite toutefois une température extrêmement basse qu'on ne peut atteindre qu'en conservant les électroaimants dans un bain d'hélium ou d'azote liquide, puisque le diamagnétique parfait (un matériau qui serait supraconducteur à température ambiante) n'a pas encore été trouvé. Cela s'avère donc assez dangereux et difficile à réaliser.] 

    Les moteurs électriques

    Le moteur électrique est une machine essentiellement constituée d’un rotor à bobine de cuivre mobile et d’un stator. La partie fixe est composée d’un ou plusieurs aimants ou électro-aimants. Un champ magnétique est généré lorsque le courant passe dans la bobine. Ce champ est opposé à celui créé par les aimants. L’opposition des deux champs magnétiques crée une force tangentielle à l’axe de rotation, qui va faire tourner les deux bobines. La rotation des bobines est proportionnelle à la rotation des roues, donc, plus il y a de courant, plus la vitesse est élevée.

     

     

     

    Pour éloigner les requins :

    Les aimants ferrites (= composés de nickel, zinc, cuivre…) perturbent fortement le comportement des requins qui réagissent violemment en rebroussant chemin. Le système sensoriel très développé des requins et des raies comporte de petites vésicules sous-cutanées, situées autour de leur tête, qui leur permettent de détecter les champs magnétiques produits par d'autres poissons qu'ils dévorent et par les aimants qu'ils évitent.

     


  • Commentaires

    1
    Lundi 8 Avril 2013 à 12:31
    hgfh
    c'est pourri
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