Par les élèves du Lycée de la Vallée de Chevreuse (Gif sur Yvette)
BELLOT Guillaume, QUESADA Timothée, MASSIOT Justin, REVE Rémi  

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> Partie 2 > Lévitation électromagnétique

II- La lévitation magnétique

 

Le principe de la lévitation magnétique est de chercher à compenser le poids du mobile par une force créée par des aimants. Cette compensation de la gravité permet la lévitation – élévation et maintient d’un objet au-dessus du sol sans l’intervention d’un quelconque appui.

Pour compenser cette gravité, 2 principes de lévitation existent par le biais du magnétisme :
- la suspension électromagnétique – attraction magnétique de solénoïdes (Transrapid)
- la suspension électrodynamique – répulsion par supraconductivité (Maglev)
Mais la lévitation par supraconductivité requiert une température des aimants maintenue constante à -200°C environ. On ne parlera donc ici que de suspension (ou sustentation) magnétique. Seule une très brève introduction sera donc faite ici sur la supraconductivité.

 

 

Suspension électromagnétique :


Dans le cas de la suspension électromagnétique, le train est équipé de bobines dans lesquelles on induit du courant, contrôlé depuis le poste de conduite. La force de lévitation peut donc être contrôlée.
On calcule la force portante de la bobine par la formule :

dans laquelle :
F : force portante en (N)
B : induction en teslas (T)
S : surface d’un disque formé par une spire

Il est facile lorsque l’on connaît le poids du train de trouver la taille des solénoïdes, l’intensité et la tension du courant à leur appliquer pour que la force portante compense totalement le poids. Ainsi on peut se trouver dans une situation d’inertie, qui permet d’atteindre des vitesses élevées puisque les frottements avec le support sont nuls.

Mais la répulsion magnétique est un phénomène assez peu stable qui demande d’être contrôlé. C’est pour cette raison que des électroaimants sont aussi disposés sur les côtés de rails de guidage. De cette façon, le train est forcé de rester au centre de son rail. La somme des vecteurs force de droite et de gauche est bien évidemment égale au vecteur nul, sans quoi le train ne resterait pas au centre. On est donc amené à construire des rails qui maintiennent la rame au centre, c’est le cas de l’image ci-dessous.


 

La force magnétique et le poids devant se compenser, on peut expérimentalement (en réalité le procédé est bien plus complexe) calculer la force portante que doivent atteindre les solénoïdes pour soulever le train. La résultante de ces forces serait calculée comme suit (avec P=F) :

Dans le cas d'un train réel, l'écart entre le train et le rail est constamment mesuré et un ordinateur embarqué re-calcule en temps réel l'intensité du courant qu'il faut faire passer dans les bobines. A une échelle de maquette expérimentale, il est bien sûr inconcevable d'utiliser un tel dispositif.

 

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Plusieurs vidéos de notre médiathèque illustrent ce principe :



Reproduction informatique d'une lévitation




Tous les principes utilisés en une seule animation !!!



Ainsi que plusieurs expériences



         
 


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