Bonjour tout le monde j'airais besoin de votre aide pour m'aider à faire cet exercice de Spé physique
Pour fabriquer l'électroaimant très puissant nécessaire à l'imagerie par résonnance magnétique ( champ magnétique au centre de 4.65 T) on commence par réaliser le bobinage principal de l'électroaimant à l'aide de fils en alliage Nb-TI, matériau supraconducteur étirable jusqu'à obtenir des filaments de quelques micromètres de diamètre assemblés par milliers dans un fourreau de cuivre ( la gaine de cuivre permet le passage du courant quand l'alliage Nb-Ti perd sa propriété supraconductrice par accident: dans ce cas la résistivité de l'alliage n'est plus nulle mais augmente et le risque des destruction des fils Nb-TI est important. Un champ magnétique intense au centre du bobinage est recherché. en revanche la magnétisme à l'extérieur de ce bobinage est indésirable car il engendre des forces d'attraction telles que les objets métalliques peuvent être attirés à plusieurs mètres de distance. Pour réduire le champs extérieur, une autre bobine supraconductrice dite de blindage est placé autour de la première. La difficulté est que l'alliage n'est pas supraconducteur qu'en dessous d"une température de 4,2 K ce qui nécessite un dispositif de refroidissement à l'hélium liquide et une isolation thermique de l'environnement ambiant. pour réaliser cet écran thermique on peut utiliser de très fines couche d'aluminium déposées sur des films de polyester refroidies par des vapeurs de gaz hélium. Ainsi le flux thermique à travers cet écran est de 0,1 W alors qu'il serait de 500W pour un écran classique. Les supports de l'électroaimant lui apportent aussi un peu d'énergie ( flux thermique de 0,9 W). L(enceinte est maintenue sous vide poussée ( pression P< 10 à la puissance -9 bar)
Données:
la résistance électrique R d'un fil de longueur L, de section s de résistivité p est donnée par la relation R= p(L/s)
Résistivité cuivre= p= 1,75 x 10 à la puissance -8 omegama.m
La résistance thermique d'une paroi est donnée par la relation Rth= e/ lambdaxS avec lambda sa conductivité, e son épaisseur et S l'aire de sa surface
1- A) Quelles sont les pertes par effets Joule dans un matériau supraconducteur
B) calculer les pertes par l'effet Joule dans le câble assimilé à un conducteur en cuivre avec I= 500 A et sachant que le fil a une longueur L= 5786 L, et une section s= 6,0 mm carré
C)justifier la présence du fourreau de cuivre et préciser la cause de la destruction possible de l'alliage
2- A) quels types d'objets métalliques peuvent être attirés par un champ magnétique
B) précisez la valeur du champ magnétique décrit dans le texte comme un champ magnétique intense et justifier le qualificatif intense en donnant l'ordre de grandeur du champ magnétique terrestre
3- quels sont les modes de transfert thermiques possibles entre l'électroaimant et le reste du dispositif ? Pourquoi faire le vide poussé indiqué à la fin du texte ?
4-A) Calculer la résistance thermique Rth de l'écran de protection ( on donne la température extérieure théta= 2O°C )
B) quelle serait l'épaisseur d'un bon isolant classique ( conductivité thermique lamba= 10 à la puissance -2 W.M-1.K-1) pour réaliser la valeur de Rth précédente pour une paroi de 1m ? Discuter ce résultat
Merci par avance car personnellement je ne comprend pas du tout.
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