Tension magnétique

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Qu'est-ce que la tension magnétique ?

La tension magnétique décrit le champ magnétique entre le pôle nord et le pôle sud en tenant compte de la distance entre les pôles. Si le champ magnétique est très important à un endroit donné, la tension magnétique la tension magnétique sera en conséquence également importante. Il en va de même en électronique. La tension électrique est égale au champ électrique multiplié par la distance entre les pôles. Un grand champ électrique à une grande distance des pôles ne peut être généré qu'avec une tension correspondante élevée.

Table des matières

Excursion : Tension électrique

De la même manière qu'une tension électrique est définie par des champs électriques, on peut définir une tension magnétique par des champs magnétiques. Pour cela, il est utile de se remémorer le cas électrique :

Lorsqu'une tension électrique (U) de, par exemple, 1 000 volts est appliquée entre deux plaques de condensateur chargées électriquement et que ces plaques de condensateur à une distance de 1 mètre l'une de l'autre (d), le champ électrique (E) peut être indiqué directement : La formule suivante s'applique :

\(E=\frac{U}{d}\)
Le champ électrique est donc de 1 000 V/m.

Inversement, on peut obtenir la tension électrique entre les plaques en multipliant le champ électrique (si celui-ci est constant le long du trajet) par la longueur du trajet, c'est-à-dire la distance entre les plaques.

Si le champ électrique dépend de la position (x), la tension électrique doit être calculée par une intégrale de chemin via le champ électrique :

\(U=\int_{0}^d E(x)dx\)
où en cas d'indépendance par rapport à la position de E, on peut simplement multiplier par la longueur du trajet d comme précédemment :

\(U=\int_{0}^d Edx=E\cdot{d}\)
On peut imaginer la tension électrique comme la force d'une pompe qui pompe les charges dans un circuit électrique comme elle pompe l'eau dans un circuit d'eau.

La quantité d'eau correspond au courant et dépend, pour une force de pompe donnée (tension), uniquement de la grosseur des tuyaux de canalisation (résistance). La puissance (P) de la pompe correspond au produit de la force de la pompe (tension, U) et de la quantité d'eau (courant, I) :

P=U•I

L'illustration montre la relation entre la tension magnétique U qui existe entre le pôle nord et le pôle sud de l'aimant en fer à cheval et l'intensité du champ magnétique H. La formule est valable uniquement dans le cas simple d'un champ magnétique H indépendant de la position. Si un champ magnétique de force H règne dans un aimant en fer à cheval et que les pôles sont séparés par une distance d, alors la tension magnétique entre les pôles est U=H•d. Si la distance est plus grande, la tension entre les pôles doit être plus élevée pour obtenir le même champ.

Définition de la tension magnétique

La tension magnétique peut être comparée à la tension électrique. La tension entre deux pôles magnétiques avec une distance constante exerce une force sur les moments magnétiques qui est proportionnelle à la tension magnétique. Avec une distance constante entre les pôles, le champ magnétique est donc proportionnel à la tension magnétique.

La tension magnétique est donc liée au champ magnétique tout comme la tension électrique est liée au champ électrique :

Il faut multiplier le champ magnétique H par la distance d entre les pôles qui génèrent ce champ pour obtenir la tension magnétique. Si le champ magnétique entre les pôles est constant (par exemple dans le cas d'un aimant en fer à cheval), on a alors :

U_{magnétique}=\int_{0}^d Hdx=H\cdot{d}

Le flux magnétique Φ correspond au courant électrique. À l'aide de la tension magnétique U_mag et du flux magnétique Φ, il est donc également possible de définir une résistance magnétique R_mag :

\(R_{mag}=\frac{U_{mag}}{\Phi}\)
Dans des matériaux présentant une grande perméabilité magnétique, le flux magnétique est très élevée. La résistance magnétique est indirectement proportionnelle au flux magnétique et donc indirectement proportionnelle à la perméabilité magnétique. Un supraconducteur n'a pas de résistance électrique, mais une résistance magnétique infiniment grande. La perméabilité magnétique d'un supraconducteur est nulle.

Auteur:
Dr Franz-Josef Schmitt

Dr. Franz-Josef Schmitt est physicien et directeur scientifique des cours pratiques avancés de physique à l'université Martin-Luther de Halle-Wittenberg. Il a travaillé à l'université technique de 2011 à 2019 et a dirigé divers projets pédagogiques ainsi que le laboratoire de projets en chimie. Ses recherches se concentrent sur la spectroscopie de fluorescence résolue en temps sur des macromolécules biologiquement actives. Il est également directeur de Sensoik Technologies GmbH.

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