Unité de mesure des flux magnétiques; Dans le système international d’unités (SI), un weber est une unité de flux magnétique définie comme la quantité de flux qui, lors de la connexion d’un circuit électrique d’un tour (une boucle de fil), produit en lui une force électromotrice de un volt lorsque le flux est réduit à zéro à un taux uniforme en une seconde. Il a reçu ce nom en l’honneur du scientifique allemand Wilhelm Eduard Weber, qui a vécu au XIXe siècle, et il équivaut à 108 maxwells, qui est l’unité de mesure utilisée dans le système centimètre-gramme-seconde.
En physique, et plus particulièrement en électromagnétisme, le flux magnétique à travers une surface est défini comme l’intégrale de surface de la composante normale du champ magnétique B à travers la surface étudiée. Il est souvent symbolisé par les lettres ou B. Le weber (Wb; en unités dérivées, volt-secondes) est l’unité SI du flux magnétique, tandis que le maxwell est l’unité CGS du flux magnétique.
Il est courant de mesurer le flux magnétique à l’aide d’un fluxmètre, qui est composé de bobines de mesure ainsi que de circuits électroniques qui analysent les variations de tension dans les bobines de mesure afin de déterminer la mesure du flux magnétique.
Quel est l’avantage de cela?
La description du flux magnétique peut être plus précieuse que la description directe d’un champ magnétique pour un certain nombre de raisons.
Lorsque le champ magnétique est variable, le flux magnétique à travers une surface dépend de la division de la surface en minuscules éléments de surface, à travers lesquels le champ magnétique peut être considéré comme localement constant, comme dans le cas d’un aimant. Le débit global est ensuite calculé comme une sommation formelle de tous ces composants de surface (voir intégration de surface).
Comme indiqué précédemment, chaque point d’une surface s’est vu attribuer une direction, appelée normale à la surface ; par conséquent, le flux magnétique passant par un point est considéré comme une composante du champ magnétique le long de la normale à la surface.
En utilisant le concept de champ vectoriel , l’interaction magnétique peut être définie comme suit: chaque emplacement dans l’espace est associé à un vecteur qui spécifie la force qu’une charge en mouvement ressentirait à cet endroit (voir force de Lorentz ).
Parce qu’un champ vectoriel est difficile à percevoir à première vue, dans l’introduction à la physique, les lignes de champ sont utilisées pour représenter le champ au lieu des vecteurs. Comme le montre ce schéma simplifié, le flux magnétique traversant une surface est proportionnel au nombre de lignes de champ traversant la surface en question (dans certains contextes, le flux peut être défini comme étant précisément le nombre de lignes de champ traversant cette surface ; bien que techniquement trompeuse, cette distinction n’est pas importante).
Lorsque des lignes de champ traversent une surface, le flux magnétique est la différence entre le nombre de lignes de champ traversant dans un sens et le nombre de lignes de champ traversant dans l’autre sens ; c’est ce qu’on appelle le flux magnétique net (voir ci-dessous pour décider dans quelle direction les lignes de champ portent un signe positif et dans laquelle elles portent un signe négatif).
Plus loin dans le développement de la physique, l’analogie de la ligne de champ est abandonnée au profit d’une définition plus précise du flux magnétique comme l’intégrale de surface de la composante normale du champ magnétique traversant une surface. En supposant que le champ magnétique est constant, le flux magnétique qui traverse une surface de zone vectorielle S est égal à
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où B est l’amplitude (la densité de flux magnétique) du champ magnétique (mesurée en Wb/m2 (tesla), S est la surface et est l’angle entre les lignes de champ magnétique et une ligne normale (perpendiculaire) à la Le flux magnétique à travers un élément de surface infinitésimal dS, où le champ est supposé constant, est d’abord considéré en présence d’un champ magnétique fluctuant :
Le style d’affichage dPhi _B est égal au mathbf _B et le point dPhi _S est égal au mathbf _S.
Quelle est la meilleure façon de mesurer le flux magnétique ?
Dans le système SI, le Weber est l’unité de flux magnétique (du nom du scientifique allemand et co-inventeur du télégraphe Wilhelm Weber), et l’unité est représentée par le symbole mathrmWbWbW, b.
Étant donné que le flux magnétique n’est qu’un moyen d’exprimer le champ magnétique à un endroit spécifique, il peut être mesuré à l’aide d’un magnétomètre de la même manière que le champ magnétique peut être mesuré avec un magnétomètre.
Considérons le scénario suivant : une petite sonde de magnétomètre est déplacée (sans rotation) dans une zone de 0,5 mathrm 20,5 mathrm 2 0, point 5 et espace 5 et indique une lecture constante de 5 mathrm mT5 et espace 5 et indique une constante lecture de 5 mathrm mT5 et espace 5 et une lecture constante de 5 mathrm mT5. Dans ce cas, (5cdot 10-3 mathrm T)cdot(0.5 mathrm m2 ) = 0.0025 mathrm Wb(5cdot 10-3 mathrm T)cdot(0.5 mathrm m2 )=0.0025 Wbleft parenthesis, 5, dot, 10, start superscript, moins, 3, fin superscri pt, space, T, right parenthesis, dot, left parenthesis, 0, point, Dans le cas où la mesure du champ magnétique varie en fonction de l’emplacement, il serait essentiel de calculer la valeur moyenne.
La densité de flux magnétique est un mot que vous pouvez rencontrer et qui est lié à la densité de flux magnétique. Ceci est exprimé en termes de Wb/m2Wb/m 2 W, b, slash, m, squared (mathrm Wb/m2Wb/m 2). Le fait que nous divisons le flux par zone nous permet également de spécifier explicitement les unités de densité de flux en unités Tesla. En réalité, l’expression densité de flux magnétique est souvent utilisée pour désigner la taille d’un champ magnétique et est généralement considérée comme synonyme de celui-ci.
Lorsqu’une bobine de fil est déplacée dans un champ magnétique, une tension se forme qui est proportionnelle à la quantité de flux magnétique qui traverse la zone de la bobine. Dans la loi de Faraday, qui est détaillée dans notre page sur la loi de Faraday, cela est énoncé comme suit : Les moteurs électriques et les générateurs fonctionnent sur la base de la loi de Faraday, qui est appliquée aux bobines qui tournent dans un champ magnétique, comme le montre la figure 3. En raison de la rotation de la bobine dans ce cas, le flux change.
Les ingénieurs peuvent facilement calculer la tension créée par un générateur électrique en utilisant la description du flux magnétique, même si le champ magnétique est complexe en raison de la description du flux magnétique.
Malgré le fait que nous n’avons traité jusqu’à présent que du flux magnétique mesuré pour une zone de test plate de base, nous pouvons donner à notre zone de test la forme que nous souhaitons. Une surface fermée telle qu’une sphère, par exemple, qui contient la zone d’intérêt peut être utilisée pour ce faire. Les surfaces fermées intriguent particulièrement les physiciens en raison de la loi du magnétisme de Gauss, qui stipule que les surfaces fermées ont un champ magnétique.
Étant donné que les aimants ont toujours deux pôles, il n’est pas concevable (à notre connaissance) qu’il y ait un monopôle magnétique interne à l’intérieur d’une surface fermée. Le flux magnétique net via une telle surface fermée est toujours nul, ce qui indique que toutes les lignes de champ magnétique entrant dans la surface fermée sont parfaitement équilibrées par les lignes de champ magnétique sortant de la surface fermée. Cette connaissance peut être utilisée pour simplifier les difficultés du champ magnétique dans une variété de situations.Un fil porteur de courant génère un flux magnétique autour de lui.