Unités de mesure magnétique

Si le fardeau de deux systèmes de mesure pour des quantités communes (anglais vs métrique) jette votre esprit dans la confusion, ce n'est pas l'endroit pour vous ! En raison d'un manque précoce de standardisation dans la science du magnétisme, nous avons été en proie à pas moins de trois systèmes complets de mesure des quantités magnétiques.

Tout d'abord, nous devons nous familiariser avec les différentes quantités associées au magnétisme. Il y a bien plus de grandeurs à traiter dans les systèmes magnétiques que dans les systèmes électriques. Avec l'électricité, les grandeurs de base sont la tension (E), le courant (I), la résistance (R) et la puissance (P).

Les trois premiers sont liés les uns aux autres par la loi d'Ohm (E=IR; I=E/R; R=E/I), tandis que la puissance est liée à la tension, au courant et à la résistance par la loi de Joule (P=IE; P=Je₂ R; P=E₂ /R).

Avec le magnétisme, nous avons les quantités suivantes à traiter :

Force magnétomotrice —La quantité de force de champ magnétique, ou « poussée ». Analogue à la tension électrique (force électromotrice).

Flux de champ —La quantité d'effet de champ total, ou "substance" du champ. Analogue au courant électrique.

Intensité du champ —La quantité de force de champ (mmf) répartie sur la longueur de l'électro-aimant. Parfois appelée Force magnétisante .

Densité de flux —La quantité de flux de champ magnétique concentré dans une zone donnée.

Réticence — L'opposition au flux de champ magnétique à travers un volume donné d'espace ou de matière. Analogue à la résistance électrique.

Perméabilité —La mesure spécifique de l'acceptation par un matériau du flux magnétique, analogue à la résistance spécifique d'un matériau conducteur (ρ), sauf inverse (une plus grande perméabilité signifie un passage plus facile du flux magnétique, tandis qu'une résistance spécifique plus élevée signifie un passage plus difficile du courant électrique).

Mais attendez . . . le plaisir ne fait que commencer ! Non seulement nous avons plus de quantités à suivre avec le magnétisme qu'avec l'électricité, mais nous avons plusieurs systèmes différents de mesure d'unités pour chacune de ces quantités. Comme pour les quantités courantes de longueur, de poids, de volume et de température, nous avons à la fois des systèmes anglais et métriques. Cependant, il existe en fait plus d'un système métrique d'unités, et plusieurs systèmes métriques sont utilisés dans les mesures de champ magnétique !

L'un s'appelle le cgs , qui signifie C entimetre-G ram-S deuxièmement, désignant les mesures fondamentales sur lesquelles l'ensemble du système est basé. L'autre était à l'origine connu sous le nom de mks système, qui signifiait M eter-K ilogramme-S econd, qui a ensuite été révisé dans un autre système, appelé rmks , signifiant R rationalisé M eter-K ilogramme-S deuxième. Cela a fini par être adopté comme norme internationale et renommé SI (S ystème je international).

Et oui, le symbole µ est vraiment le même que le préfixe métrique « micro ». Je trouve cela particulièrement déroutant, en utilisant exactement le même caractère alphabétique pour symboliser à la fois une quantité spécifique et un préfixe métrique général !

Comme vous l'avez peut-être déjà deviné, la relation entre la force de champ, le flux de champ et la réticence est à peu près la même que celle entre les quantités électriques de la force électromotrice (E), du courant (I) et de la résistance (R). Cela donne quelque chose qui s'apparente à une loi d'Ohm pour les circuits magnétiques :

Et, étant donné que la perméabilité est inversement analogue à la résistance spécifique, l'équation pour trouver la réticence d'un matériau magnétique est très similaire à celle pour trouver la résistance d'un conducteur :

Dans les deux cas, un morceau de matériau plus long fournit une plus grande opposition, tous les autres facteurs étant égaux. De plus, une section transversale plus grande permet moins d'opposition, tous les autres facteurs étant égaux.

La principale mise en garde ici est que la réticence d'un matériau au flux magnétique change avec la concentration de flux qui le traverse. Cela rend la "loi d'Ohm" pour les circuits magnétiques non linéaire et beaucoup plus difficile à utiliser que la version électrique de la loi d'Ohm. Ce serait analogue à avoir une résistance qui changeait de résistance à mesure que le courant qui la traversait variait (un circuit composé de varistors au lieu de résistances ).

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Feuille de travail sur les unités de mesure magnétiques