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Loi de Faraday
Comment nous combinons la technologie de pointe du 21e siècle avec les principes de physique établis du 19e siècle
Le principe de l'induction électromagnétique.
En 1831, Michael Faraday découvre le principe de l'induction électromagnétique.
Il a découvert que s'il prenait une bobine de fil et y déplaçait un aimant permanent, il pouvait mesurer une force électromotrice (tension) à travers le fil.
Avec cette découverte, Faraday avait prouvé une relation fondamentale entre les champs électriques et magnétiques, qui est depuis devenu l'une des pierres angulaires de la physique moderne.
En 1895, le physicien néerlandais Hendrik Antoon Lorentz, a réussi à dériver une formule pour les forces agissant sur un porteur de charge dans un champ magnétique.
Cette formule indique que la force agissant sur la charge est déterminée par la valeur de la charge (q), la force du champ magnétique (B) et la vitesse (v) à laquelle la charge se déplace.
1
F = B * q * v
q = charge d'objet
v = vitesse de l'objet
B = intensité du champ magnétique
F = force résultante
L'eau contenant des porteurs de charge, le principe mentionné ci-dessus peut être exploité par notre technologie de débitmètre.
Toutes nos sondes contiennent une bobine qui crée un champ magnétique d'une force fixe.
Ce champ magnétique influence la charge dans l'eau et une force, qui dépend de la vitesse de l'eau (comme le montre l'équation 1) agit sur eux.
Cette force sépare les charges positives et négatives de l'eau et crée un champ électrique.
2
E = F / q
E = intensité du champ électrique
F = force agissant sur la charge
q = charge
3
U = E * x
U = tension mesurée
E = intensité du champ électrique
x = distance entre les électrodes
Pour mesurer ce champ électrique, il faut d'abord savoir dans quelle direction il est créé.
Puisque le champ électrique est généré par le mouvement, nous pouvons utiliser la règle de la main droite pour déterminer la direction.
Dans la figure ci-contre, «Mouvement» représente la direction de l'écoulement de l'eau, «Champ» représente la direction du champ magnétique et «Courant» représente la direction dans laquelle le champ électrique est créé.
Nous pouvons appliquer cette règle à notre sonde.
Le champ magnétique généré par la bobine pointe approximativement vers le haut (comme indiqué précédemment).
Cela nous fait découvrir que le champ électrique doit pointer dans la direction indiquée par la flèche verte.
Par conséquent, notre sonde contient deux électrodes alignées dans cette direction, mesurant la tension provoquée par le champ électrique.
En remplaçant les équations 1 et 2 dans l'équation 3, nous obtenons l'équation 4.
Puisque la force du champ magnétique et la distance entre les électrodes sont constantes, nous pouvons déduire la vitesse d'écoulement de l'eau à partir de la mesure de tension.
Bien que la physique et les mathématiques de cette explication aient été simplifiées, cela devrait vous donner une bonne compréhension générale du fonctionnement de nos appareils de mesure.