Freinage par courants induits

## Problème original posé en Septembre 2015

Lorsqu'un aimant tombe au centre d'un tube métallique, il semble ralentir.

Dans ce projet, on pourra construire un tel système et étudier l'influence du tube (différentes épaisseurs, différents matériaux, présence de fentes), de l'aimant (forme).
Pour obtenir une mesure quantitative, deux détecteurs seront placés en haut et en bas du tube pour mesurer la durée de la descente.

## Questions pour vous

Est ce que l'accélération est constante ? Est ce qu'une vitesse limite est atteinte ? Comment ralentir le plus efficacement ? Ralentissement ou Freinage ? Combien vaut le champ (intensité, direction) ? Rôle de la résistivité électrique. Mesure de la résistance électrique des tubes (comment mesurer une résistance faible) ?

Qu'est ce que le ralentisseurTELMA ?

## Datasheets

Arduino Uno : lien

## Annexe 3 : LogBook

Déroulé chronologique : Suivi de l'avancement : rédaction
hebdomadaire (en fin de séance ou dans la semaine, bien avant la
séance suivante).

### Mardi 22 Septembre 2015

#### Bilan de la séance

Nous avons fait des recherches supplémentaire sur le pont double de Thomson que nous souhaiterions utiliser pour mesurer la résistance du tube de cuivre par exemple. Nous avons donc calculer la résistance théorique de notre tube pour savoir si elle serait comprise dans les valeurs mesurable par ce double pont.

Nous avons trouvé, après calculs, que ce tube qui nous a été prêté a une résistance de : 1,264\*10^-(5) Ohm.

Or cela est trop petit pour être mesuré avec le double pont de Thomson. On se demande donc s'il est possible pour nous de mesurer une aussi faible résistance.

### Mardi 15 Septembre 2015

#### Bilan de la séance

Recherches effectuées : Courant de Foucault, comment mesurer une faible résistivité ?, valeur de la résistivité de différents matériaux ...

Bilan :

- Ce sont les courants de foucault qui sont responsables de ce ralentissement de l'aimant dans le tube. On s'interroge sur la viabilité d'une mesure de tels courants et sur la difficulté technique qui en découlerait.

-Le cuivre possède une résistivité très faible, de 17.10^(-9) Ohm/m. On pense tenter des manipulations avec des tubes en cuivre, en aluminium, en fer et en PVC pour faire varier ce facteur et voir comment il se répercute sur ce freinage.

-On a constaté qu'il existe plusieurs façons de mesurer de faibles résistances, comme le pont double de THOMSON qui fonctionne sur de faibles résistances allant de 10^(-1) à 10^(-3) Ohm.

#### Objectifs de la séance suivante

Approfondir les recherches sur les courant de foucault. Se renseigner sur les liens entre résistance et résistivité. Planifier des mesures avec le tube à disposition et de potentiels tubes constitué de d'autres matériaux. Comprendre le pont double de thomson.

#### Questions/demandes posées aux encadrants

matériel, idée, choix, informations, protocole de
mesures, réalisation … ).

### Mardi 8 Septembre 2015

Présentation du cadre général du partenariat puis des huit projets.
Présentation de quelques matériel.

### Mardi 3 Novembre 2015

Vérification et mise au propre de nos calculs et mesures effectués lors de la dernière séance.
Fichier:Scanned-image-2.pdf

Fichier:Scanned-image-1.pdf

### Mardi 17 Novembre 2015

Nous avons réalisée plusieurs mesures à l'aide de capteurs à effets Hall afin de déterminer la vitesse de chute des aimants en fonction de leurs poids et tailles.

Résultats :Fichier:Scanned-image-5.pdfFichier:Résultats 17.11.2015.pdf

Photo du montage :

Photos des courbes sur CASSY-lab des différentes mesures:

Note : on a ensuite ré-effectuer les mesures après s'être rendu compte que le calibrage des capteurs à effets Hall était trop petit pour mesurer le champ magnétique. (passant de -30 mT...30mT à -300mT...300mT)

On a constaté que le poids et la taille des aimants entrent en compte, et que plus l'aimant est lourd, la vitesse est faible. Pour un poids semblable mais une hauteur différente, une grosse différence de vitesse apparait.

On a aussi remarqué au niveau de la mesure n°2 une petite variation du champ magnétique post passage de l'aimant. On pense se pencher sur la cause de cette variation prochainement.

De plus, on pense effectuer de nouvelles mesures avec différents matériaux (puisque nous avons utilisé le même tube en cuivre tout du long cette fois-ci.)

### **Mardi 1er Décembre**

On a effectuez des mesures sur la vitesse, notamment pour voir si les mesures concordaient entre elles si on les répétait. Mais aussi si la vitesse de chute de l'aimant variait en fonction de la distance parcourue dans le tube.

Les mesures effectuées cette semaine et la semaine dernière sont dans le pdf ci-contre

On constate que les mesures concordent entre elles et que l’aimant freine au fur et à mesure qu'il parcourt le tube.

On pense la semaine prochaine travailler sur la résistance avec un montage à quatre fils.

### **Mardi 8 Décembre**

On a essayé de mesurer le champ magnétique lors du passages des aimants devant les capteurs. On lâche l'aimant dans le tube en cuivre, les capteurs sont espacés de 10cm ou 20cm. On a effectué cette expériences plusieurs fois, avec deux configuration d'aimants différentes (voir images).

Au vu des résultats, nous avons calculé les approximations liées à expérience avec les 5 petits aimants.

### **Mardi 15 Décembre**

On a effectué des recherches afin de réalisé un montage à 4 fils avec un amplificateur opérationnel pour mesurer une faible résistance (exemple :tube en cuivre)

Le premier montage a pris plus de temps que prévu du fait notamment du matériel (plusieurs amplificateurs étaient cassés.)

Nous avons décidé de reporter les mesures à la semaine d'après, faute de temps.

Montage :

### **Mardi 5 Janvier**

Nous avons réalisé le montage à 4 fils avec amplificateur opérationnel et avons obtenus plusieurs mesures, avec les 3 tubes en cuivre différents à différentes distances.

## Mercredi 04 Mai

-la première expliquera ce que sont les champs et les courants agissant dans notre expérience, et les problèmes liés aux montages, choix de l'orientation du capteur

-la deuxième : expériences, courbes, facteurs qui influent les expériences, interrogations concernant validité

-la troisième: (plus annexe) sur le montage à 2 et 4 fils, sur les calculs de résistivité

Nous présenterons 4 expériences sur place :

- Celle avec 4 tubes de matériaux différents (variation vitesse de chute selon matériaux)

- Celle comparant la vitesse de chute d'un tube avec fente et sans fente

- Celle avec un tube, deux Led et des spires de bobine de cuivre

-Une expérience pour montrer le phénomène en premier lieux avec un long tube de cuivre

**2. Matériaux à amener :**

- 4 aimants cylindriques, diamètre : 2,6 cm, hauteur : 1 cm

- 4 aimants diamètre cylindriques: 2,6 cm, hauteur : 3 cm

- 3 tubes de cuivre, 1 tube de laiton, 1 tube d'inox, 1 tube de PVC, 1 tube de cuivre avec fente

diamètre externe des tubes : 3 cm, longueur : 40 cm, épaisseur tube : 2mm

-1 tube de cuivre de même diamètre et épaisseur mais de longueur 1 m

-3 LED

-1 bobine de cuivre de 1,50 m environ (pour faire des spires autour d'un tube de cuivre)

**3. Matériel EPA utilisé**

Aucun