3.3 Principes de conservation et d’évolution
77
deux premiers principes conduit à l’équation fondamentale :
dE = dQ + dW = QdS + f a l dq
l
(3.11)
L’énergie est une fonction univoque de l’état du système. Sa variation entre deux
états voisins est donc une différentielle totale (premier principe). L’équation fondamentale pour les transformations équilibrées montre que l’énergie E est une fonction
d’état des n paramètres externes indépendants q
l et de l’entropie S.
On a coutume de décomposer l’énergie totale E en deux contributions principales :
➤ l’énergie externe qui rend compte, d’une part, de l’énergie cinétique (E c ) associée au mouvement macroscopique des sous-ensembles constituant le système et,
d’autre part, de l’énergie potentielle (E p ) que lui confèrent les champs de force
d’origine extérieure auquel il est éventuellement soumis (comme par exemple le
champ de gravitation) ;
➤ l’énergie interne dans laquelle on englobe le reste de l’énergie que renferme le
système. Dans le cas des dispositifs électromécaniques, cette énergie pourra indifféremment être stockée :
– sous forme d’une déformation mécanique (énergie « élastique ») ;
– dans le champ électromagnétique ou sous l’action d’une polarisation électrique (énergie « électrostatique ») ou d’une aimantation (énergie « magnétostatique ») de la matière ;
– sous forme calorifique (énergie « thermique ») ;
– etc.
Afin d’illustrer concrètement ces différents concepts, on peut prendre l’exemple
d’un système électromagnétique relativement simple tel que celui qui est étudié ciaprès.
3.3.2 Cas d’un système « simple » : l’injecteur électromagnétique de
carburant
Le dispositif électromécanique schématisé sur la figure 3.1 correspond à un injecteur
à effet électromagnétique utilisé pour doser le carburant dans les moteurs thermiques
à combustion interne (moteurs « à injection électronique »). L’alimentation par un
courant d’intensité i de la bobine (solénoïde) qui équipe sa partie fixe entraîne l’attraction du noyau mobile : l’entrefer x tend à se refermer sous l’action du champ
magnétique longitudinal produit entre les pôles fixes et mobiles. Le noyau est solidaire d’une aiguille dont la levée permet au carburant de s’échapper par la partie
inférieure du corps de l’injecteur. Lorsque l’alimentation est coupée, un ressort de
rappel ramène l’extrémité de l’aiguille sur son siège, interrompant ainsi l’éjection du
carburant.
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deux premiers principes conduit à l’équation fondamentale :
dE = dQ + dW = QdS + f a l dq
l
(3.11)
L’énergie est une fonction univoque de l’état du système. Sa variation entre deux
états voisins est donc une différentielle totale (premier principe). L’équation fondamentale pour les transformations équilibrées montre que l’énergie E est une fonction
d’état des n paramètres externes indépendants q
l et de l’entropie S.
On a coutume de décomposer l’énergie totale E en deux contributions principales :
➤ l’énergie externe qui rend compte, d’une part, de l’énergie cinétique (E c ) associée au mouvement macroscopique des sous-ensembles constituant le système et,
d’autre part, de l’énergie potentielle (E p ) que lui confèrent les champs de force
d’origine extérieure auquel il est éventuellement soumis (comme par exemple le
champ de gravitation) ;
➤ l’énergie interne dans laquelle on englobe le reste de l’énergie que renferme le
système. Dans le cas des dispositifs électromécaniques, cette énergie pourra indifféremment être stockée :
– sous forme d’une déformation mécanique (énergie « élastique ») ;
– dans le champ électromagnétique ou sous l’action d’une polarisation électrique (énergie « électrostatique ») ou d’une aimantation (énergie « magnétostatique ») de la matière ;
– sous forme calorifique (énergie « thermique ») ;
– etc.
Afin d’illustrer concrètement ces différents concepts, on peut prendre l’exemple
d’un système électromagnétique relativement simple tel que celui qui est étudié ciaprès.
3.3.2 Cas d’un système « simple » : l’injecteur électromagnétique de
carburant
Le dispositif électromécanique schématisé sur la figure 3.1 correspond à un injecteur
à effet électromagnétique utilisé pour doser le carburant dans les moteurs thermiques
à combustion interne (moteurs « à injection électronique »). L’alimentation par un
courant d’intensité i de la bobine (solénoïde) qui équipe sa partie fixe entraîne l’attraction du noyau mobile : l’entrefer x tend à se refermer sous l’action du champ
magnétique longitudinal produit entre les pôles fixes et mobiles. Le noyau est solidaire d’une aiguille dont la levée permet au carburant de s’échapper par la partie
inférieure du corps de l’injecteur. Lorsque l’alimentation est coupée, un ressort de
rappel ramène l’extrémité de l’aiguille sur son siège, interrompant ainsi l’éjection du
carburant.