Le document traite des trains à sustentation magnétique, notamment le maglev japonais et le transrapid allemand, qui permettent d'atteindre des vitesses élevées grâce à l'absence de frottements entre les roues et les rails. Il décrit les principes de la sustentation électromagnétique et électrodynamique, ainsi que les techniques de propulsion utilisées. Bien que ces trains présentent des nombreux avantages, tels que de meilleures accélérations et un meilleur rendement énergétique, ils comportent aussi des inconvénients, incluant des coûts de construction élevés et une incompatibilité avec les réseaux traditionnels.

1. +
Train à sustentation
magnétique
khadija ech-challaouy
1

2. +
Le plan
I. Introduction
II. Mise en évidence du problématique
III. La sustentation magnétique
1.la sustentation électromagnétique
2.la sustentation électrodynamique
IV. Démarche scientifique
V. Conclusion
VI. Annexes
VII. bibliographie
2
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3. +
introduction
Quand on parle de sujet du Transport ,on aborde
nécessairement l'évolution qui ont connu les moyens
de transport ,notamment les trains .
Les trains à lévitations magnétiques tels que le
Maglev japonnais et le Transrapid allemand
représentent une avancée considérable dans le
domaine du transport terrestre. En effet, comme ces
trains sont en lévitation, les frottements entre les
roues et les rails sont inexistants. Cela permet aux
trains d’atteindre une vitesse supérieure aux trains
actuels.
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4. +
Mise en évidence la problématique :
Pour minimiser les frottements et atteindre des vitesses plus élevées , la
science met en œuvre des trains à sustentation magnétique , en effet ces
trains se déplacent grâce aux forces magnétiques et sans contact avec les
rails.
Alors comment les trains à sustentation magnétique fonctionnent ?
4
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5. +
La sustentation magnétique
 L’état d’un corps maintenu à
faible distance au-dessus d’une
surface ,sans contact avec elle
,par une force verticale dirigée
de bas en haut et équilibrant le
poids du corps.
 Il existe deux types:
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6. +
I. La sustentation électromagnétique :
 I.1. Le Transrapid:
 Il utilise la technologie des
électroaimants pour se
sustenter et se mouvoir.
 Il atteint une vitesse maximale
d’environ 550km/h.
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7. +
Principe de
lévitation :
La force
magnétique
représentée
est celle qui
permet la
lévitation .
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8. +La propulsion
Pour se déplacer ce train
utilise le Moteur Linéaire
Synchrone. Ce moteur
consiste en l’attraction, et
la répulsion
d’électroaimants, grâce à
l’électricité envoyée dans
les rails de guidage. Les
rails sont mis uniquement
en présence du train, pour
éviter une
surconsommation inutile
sur l’ensemble de la ligne.
Les pôles sont en
changement permanent
sur les rails : le pôle Sud
devient pôle nord et
inversement , Tout
ce procédé fait donc
avancer le train à une
grande vitesse .
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9. +
Principe du base de la propulsion des
trains a lévitation magnétique
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10. +
Expérience de la lévitation par un
électroaimant
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11. + II. La sustentation électrodynamique
 II.1. Le Maglev :
 Vitesse record de 581km/h atteinte
le 2 décembre 2003.
 Pas de frottements avec l’air, pas
de frottements avec les rails.
 Meilleurs accélération.
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12. +
II.2. Le principe de la
lévitation :
le Maglev japonais
possède des
électroaimants
supraconducteurs
disposés le long de la voie
de guidage , ils servent
donc à maintenir le train en
lévitation .
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13. +
Mise en évidence de l’effet de
Meissner.
A. Un supraconducteur: un matériau qui possède
d’extraordinaires propriétés (résistance nulle),en
dessus d’une température critique T=90K
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14. +
B. Expérience
1.Le champ induit repousse la
source du champ appliqué ,et
donc l’aimant qui le produit.
2.L’aimant lui-même est alors
repoussé et lévite au-dessus du
supraconducteur. (Pour que cette
expérience soit une réussite, la
force de répulsion doit être
supérieure au poids de l’aimant).
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15. +
IV. Démarche scientifique:
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EXPRESSION DE LA FORCE
DE LEVITATION :
+Nous considérerons que le
matériau supraconducteur
se présente sous forme de
pastilles cylindriques , de rayon R
,de hauteur h .
+On utilise la base cylindrique(er,
eθ, ez)
telle que l’axe de la pastille
supraconductrice cylindrique est
dirigé selon ez.

16. +
*les régions proches de la surface latérale ressentent des
variations du champ magnétique et des courants naissent dans
le supraconducteur , à cause de l’application du champ
magnétique pendant laquelle l’intensité de ce dernier croît avec
le temps de zéro jusqu’à Ba (un phénomène d’induction).
**par symétrie cylindrique on peut supposer que les courants ne
circulent que dans une couronne d’un certain rayon Rp. On a donc :
jc si Rp<r<R
|j(r )|= 0 si r<Rp
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F : la force magnétique de lévitation.
Ba : le champ magnétique extérieur.
m :le moment magnétique .
J : la densité de courant.
Rp: le rayon de pénétration.

17. +
Expression de B
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+Comme le champ électrique est constant , les
équations de Maxwell donnent : rot(B)=µ0J .
++ par symetrie cylindrique de la passtille , on a :
J=J(r).eθ , d’où :

18. +
Or
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Une étude qualitative montre que, pour une pastille
cylindrique dans un champ magnétique
essentiellement longitudinal, le terme |∂Br/∂z | est
d’autant plus faible que la pastille est épaisse. En effet
:

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Ainsi, l’équation précédente se simplifie en :
∂Bz/∂r = −µ0j(r)
+le champ est quasi uniforme.
+ les conditions aux limites :-B=Ba à la surface latérale.
-B minimal au centre du matériau.
On obtient donc :
0 si r<Rp
Bz = µ0jc(r-Rp) si Rp<r<R
(Ba)z si r>R

20. +
Le graphe de Bz en fonction de r:
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21. +
On a donc l’expression du
momont(1) et du force
magnétique(2)
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 On obtien donc :
F= (m.grad).Ba
=k .Ba(R). ∂(Ba)z/∂z ,avec k une constente .
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1)

22. + CONCLUSION
LES TRAINS A SUSTENTATION MAGNETIQUE
PRESENTENT DES NOMBREUX AVANTAGES:
_Vitesses plus élevées ;
_Meilleures accélérations ;
_Meilleur rendement énergétique (consommations
proportionnellement plus faibles).
MAIS ILS ONT AUSSI PLUSIEURS INCONVENIENT :
_Prix de construction des voies très important ;
_Incompatibilité avec les réseaux traditionnels ;
_Peu adapté au fret lourd.
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23. +
Annexe
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24. +
Annexe
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25. +
Bibliographie
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1. https://www.superconductors.fr/effets_magnetiques.php
2. http://www.supraconductivite.fr/fr/index.php?p=supra-levitation-phase-more
3. https://trainalevitationmagnetique.wordpress.com/avantagesdesavantages
4. https://sites.google.com/site/tpe2015maglevtransrapid/principes-et-
fonctionnement/la-propulsion

26. +
Merci.
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