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Luxembourg Science Center : deux bobines géantes au service de la connaissance

Depuis ce jeudi 5 octobre 2017, le Luxembourg Science Center (LSC) a ouvert ses portes à Differdange, dans l’ancienne école professionnelle (« Léierbud ») d’ArcelorMittal. Accessible sept jours sur sept pendant toute l’année, sauf quelques jours fériés comme Noël ou Nouvel An, ce nouveau temple de la science et des technologies a une double ambition : faire découvrir au grand public les phénomènes scientifiques et susciter chez les plus jeunes une vocation pour des métiers issus de domaines comme les mathématiques, la chimie, la physique, la biologie et l’astronomie. En visitant le Luxembourg Science Center, les enfants, adolescents et adultes ont l’occasion de vivre des phénomènes naturels personnellement grâce à une large palette d’expositions interactives et de stations expérimentales animées par des médiateurs scientifiques expérimentés. Parmi ces principales attractions figure un électro-aimant géant.

L’électro-aimant public le plus puissant en Europe

Entièrement financé par Creos, cet impressionnant dispositif est composé de deux bobines de Helmholtz – du nom de son concepteur le scientifique allemand Herman Ludwig Ferdinand von Helmholtz (1821-1894). Il s’agit de deux bobines circulaires constituées d’anneaux d’aluminium et de tubes de cuivre, d’un diamètre extérieur de 1,60 mètres et d’un poids de 700 kilos chacune, placées parallèlement l’une en face de l’autre à une distance égale à leur rayon. En faisant circuler dans ces bobines un courant électrique continu grâce à deux transformateurs, un champ magnétique statique et relativement uniforme se crée dans la zone de l’espace accessible entre les deux bobines. Grâce à ses dimensions hors-normes, l’électro-aimant du Luxembourg Science Center est considéré comme le plus puissant à être accessible au public en Europe. Il est capable d’absorber une puissance électrique jusqu’à 60 kW et de produire un champ magnétique supérieur à 1 Tesla grâce à deux éléments mobiles en matériau ferromagnétique en fer pur à grande perméabilité, pesant ensemble 2.5 tonnes. « Un autre avantage, et non des moindres, est que le dispositif peut produire un champ magnétique maximum sans surchauffe pendant au moins une demi-heure d’opération », précise Mario Tidu, chef du projet.

« Grâce à cette puissance et cette résistance que peu d’électro-aimants dans le monde possède, nous pouvons réaliser de nombreuses expériences scientifiques à taille humaine et dans un laps de temps suffisamment long que pour être spectaculaires aux yeux du public », explique Jean-Paul Gilles, Ingénieur Principal (électrotechnique) et médiateur au LSC. « Ainsi, dans une expérience, nous demandons aux visiteurs de se placer dans le champ magnétique statique au centre des deux bobines et d’essayer d’incliner une barre de fer à la verticale au fur et à mesure que l’intensité électrique augmente dans les bobines. A un moment donné, la barre restera immobile à l’horizontale et il sera impossible de la bouger, tant la puissance du champ magnétique sera forte. Une autre expérience consiste à faire passer deux chaînes d’acier à travers les deux bobines. Sous l’effet des forces magnétiques, celles-ci vont défier les lois de la gravité terrestre et se joindre l’une à l’autre à l’horizontale. »

Une attirance de la part des chercheurs et des industriels

Et ceci n’est qu’une infime partie des nombreuses possibilités offertes par cet électro-aimant géant. Celui-ci peut produire des phénomènes physiques plus complexes comme, par exemple, l’effet Faraday ou l’effet Zeeman, tous deux utilisés, entre autres, en astrophysique et en cosmologie pour mesurer des champs magnétiques et leur intensité. Le premier, du nom de son découvreur Michael Faraday (1791-1867), décrit l’influence d’un champ magnétique sur la polarisation de la lumière. Le deuxième, du nom du physicien néerlandais Pieter Zeeman (1865-1943), confirme la théorie électromagnétique de la lumière : lorsqu’une source de lumière est plongée dans un champ magnétique statique, ses raies spectrales se séparent en plusieurs composantes. Concrètement, une lumière monochromatique va se décomposer en plusieurs couleurs distinctes sous l’influence d’un champ magnétique statique.

Ce vaste champ des possibles offert par l’électro-aimant attire également les ingénieurs, les industriels et les chercheurs. « Notre dispositif est un outil idéal pour tester en grandeur nature la robustesse de nouveaux matériaux et d’instruments techniques sensibles par rapport au champ magnétique statique », conclut Jean-Paul Gilles.

Des animations avec l’électro-aimant géant sont prévues plusieurs fois par jour et dans plusieurs langues. Pour plus de renseignements : www.science-center.lu

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