I) Présentation

  • Présentation de la problématique

Problématique: Quelle peut être l’utilisation de l’électromagnétisme dans les moyens de transports dans le but de réduire les frottements et ainsi les dépenses d’énergies ?

Nous allons, pour répondre à cette problématique nous intéresser à la sustentation électromagnétique, son fonctionnement ainsi que son but final: améliorer les rendements énergétiques de nos transports par exemple.

  • Les bases

Un champ magnétique formé à l’aide de l’électricité est appelé: champ électromagnétique. Un champ électromagnétique est créé autour de n’importe quel objet composé d’un élément paramagnétique (qui n’est pas magnétique lorsqu’il est déchargé) lorsque que de l’électricité circule dans ce dernier. Le cuivre par exemple est l’un des matériaux les plus utilisés pour créer un champ électromagnétique.

Par exemple, en faisant circuler de l’électricité dans un bobinage de cuivre enroulé autour d’un élément ferromagnétique (voir typologie page …), le champ électromagnétique s’en trouvera amplifié.Les effets visibles d’un champ électromagnétique sont similaires à ceux d’un champ magnétique, c’est à dire, qu’ils évoluent de façon concentrique au bobinage. De plus, plus ce dernier est grand, plus les effets de son champ seront puissants.

Grâce à l’électromagnétisme, nous pouvons faire léviter des objets, afin de réaliser cela, il faut que le vecteur force du champ magnétique soit égal ou supérieur à celui de la force gravitationnelle, ce qui relie notre sujet à la loi de Newton qui défini que l’objet sera attiré vers le centre de gravité de la Terre.

  • Les pertes d’énergie liés aux frottements, un facteur non négligeable.

La roue fut inventée il y a des milliers d’années et elle est aujourd’hui encore couramment employée, nous pouvons la définir comme une invention révolutionnaire.

Le frottement a toujours été une cause de perte d’énergie. En supprimant le frottement entre le sol et la roue par exemple, ou simplement en le réduisant, nous pourrons multiplier la vitesse de nos moyens de transports; ce qui entraînera un meilleur rendement général de ces derniers.

Nous allons donc voir si, grâce aux avancées technologiques de la sustentation électromagnétique, nous somme en mesure de dépasser la roue en diminuant un minimum les frottements produits par les transports.

Ces mêmes frottements, représente ⅓ des pertes énergétiques,  11.5% de ces pertes sont entraînées par la résistance de roulement (Source:https://www.pourlascience.fr/sd/transports/voitures-particulieres-les-chiffres-du-frottement-11201.php )

  • Utilisations existantes  

Voici quelques exemples d’utilisations :

L’électromagnétisme est en lui-même employé dans les moteurs électriques, les alternateurs ou encore les fours à micro-ondes. Il est aussi utilisé dans les systèmes de sécurité comme les verrous magnétique.

Pour la sustentation électromagnétique, il y a par exemple l’Hyperloop.

Mais aussi un train nommé Maglev, (un type de train à sustentation électromagnétique). Mais elle n’est pas que dans le transport elle est aussi dans certain autre objet, comme par exemple des ventilateur d’ordinateur ou le rotor est en sustentation magnétique, pour réduire la pollution sonore.

L’Hyperloop

L’Hyperloop est surement l’un des projets utilisant la sustentation électromagnétique le plus connu. Ce projet a été lancé en 2013 par l’ingénieur, chef d’entreprise et entrepreneur Elon Musk. Il met en place un transport nouveau exposant un principe similaire à l’électromagnétisme nommé “Vactrain”. Ce train consiste donc en un tube surélevé contenant des rails d’aimants permettant une sustentation électromagnétique du train par rapport aux rails. N’ayant pas dépassé le stade de simple projet, on estime que sa vitesse aurait pu atteindre une vitesse supérieure à 1100 km/h. Après de nombreuses années de développement et un prototype à taille réelle, l’hyperloop, n’as pas encore fait son apparition à l’échelle mondiale.

Maglev

Le Maglev est un train utilisant la sustentation électromagnétique, au contraire de l’Hyperloop, il ne circule pas dans des tubes mais .

Pour faire léviter le train, les roue sont remplacé par un système possédant des électro aimants permettant la lévitation du train lévitation face au rail et d’électro aimants de guidage face à un rail de guidage.

Contrairement à l’Hyperloop, les Maglevs sont déjà en circulation en Asie, son développement commença en 1962 au Japon. En 2015 le Maglev a atteint une vitesse record de 603km.h-1 avec des passagers.