Généralité sur les bobines

Les matériaux magnétiques occupent une très grande place en technologie, et leurs applications sont très nombreuses.

La bobine d’inductance

La bobine d’inductance est un composant de base de l’électronique et de l’électrotechnique facile à fabriquée, c’est un dipôle passif non polarisé elle est constituée d’un enroulement d’un fil conducteur d’une longueur l enroulé soit dans l’air soit sur un noyau d’un matériau ferromagnétique, formant plusieurs spires N d’un rayon R. Le nombre de spires N, le type du matériau et la longueur du fil conducteur même la forme du noyau influeront sur les propriétés physiques de la bobine

Tout matériau conducteur traversé par un courant électrique généré un champ magnétique dans l’espace environnant .le champ magnétique est une manifestation de l’énergie, la bobine reçoit de l’énergie électrique qui est le courant et la transforme en énergie magnétique à cause de cette transformation la bobine possède des grandeurs magnétiques. La nature du champ magnétique dépend de la nature du courant I. si le courant I est un courant sinusoïdal, le champ magnétique sera sinusoïdal aussi, si il est continu, le champ magnétique le sera aussi, son sens dépend aussi du sens de courant électrique qui la parcourt, la bobine d’inductance possède toujours un pôle nord et un pôle sud. Le spectre magnétique est l’ensemble des lignes de champ magnétique dans l’espace.

Quelque type des bobines

Bobine plate

On appelle spire circulaire, tout circuit dont la forme géométrique est un cercle circulaire sa longueur et plus petit par rapport à son rayon. Si on enroule plusieurs fois le conducteur autour de la première spire on obtient une bobine plate équivalente à N spires, son champ magnétique est N fois intense.

Près du conducteur les lignes du champ se referment, comme dans le cas d’un conducteur rectiligne, au centre de la bobine les lignes du champ sont presque parallèles, le champ est moins intense son intensité diminue encore lorsque on s’éloigne du plan de la spire, elle possède une face magnétique nord d’un côté, et une face magnétique sud de l’autre côté si on approche un aimant on observe un effet mécanique : soit répulsion, ou bien une attraction qui dépend du pôle de l’aimant. Le champ magnétique change aussi avec le changement de sens du courant.

Bobine torique

Une bobine torique est constituée d’un conducteur enroulé sur une surface d’une forme géométrique d’un anneau, caractérisé par un rayon r et un nombre de spire N enroulé régulièrement sur un rayon R.

Le champ magnétique d’une bobine torique est totalement canalisé à l’intérieur du tore.

Bobine solénoïde

Une bobine solénoïde est un conducteur enroulé sur un manchon cylindrique, sa longueur peut être plus ou moins grande par rapport au diamètre des spires, à l’intérieur du solénoïde les lignes du champ magnétique sont uniforme et parallèles mais à l’extérieur, le spectre magnétique serait donné par un barreau magnétique, les faces terminales du solénoïde jouent le rôle des régions polaire Nord et Sud d’un aimant.

Bobines de Helmholtz

Une bobine de Helmholtz est constituée de deux bobines plates d’un rayon commun R séparées par une distance D qui doit avoir une valeur voisine du rayon R des deux bobines.

Le champ magnétique créé par les bobines dans une région voisine du centre de symétrie du système est uniforme, parallèle dirigé suivant l’axe commun des bobines.

Pour obtenir un champ magnétique uniforme on peut utiliser un solénoïde long ou des bobines de Helmholtz. La différence entre ces deux bobines c’est que :
➤ Loin des extrémités d’un solénoïde long le champ magnétique est très uniforme mais l’accès à ce champ est rendu délicat pour des expériences encombrantes.
➤ L’uniformité du champ magnétique est moins précise dans la réalisation des expériences utilisant des bobines volumineuses de Helmholtz.

L’état de charge d’une bobine

Le mot charger signifier « approvisionner, compléter, remplir », une inductance est chargé lorsque l’énergie est accumulée dans ce champ magnétique, une bobine qui n’est associée à aucun champ magnétique est dite bobine déchargée, il n’ya pas d’énergie accumulée et il ne circule aucun courant. Charger est l’action d’augmenter la quantité d’énergie emmagasinée, lorsque une bobine se charge sous l’action d’une tension entre ces bornes, sa vitesse de variation de courant sera constante aussi .par conséquence, le courant de la bobine sera directement proportionnel au temps durant lequel la tension de charge est constante.

L’état de décharge d’une bobine

Une bobine n’emmagasine de l’énergie que si elle est parcourue par un courant, donc si la source est débranchée, le courant cesse, le champ magnétique chute brusquement et l’énergie est restituée lorsque une bobine se décharge, elle fournit une tension constante entre les bornes d’un réseau, il existe également une relation linéaire entre le courant et le temps, Le courant décroit car l’énergie est fournie par le champ magnétique décroissant de la bobine.