Electromagnetism and Electromagnets

Le régénérateur, ou « économiseur », est la contribution la plus importante de Robert Stirling et la clé du rendement élevé du moteur. Il s'agit d'un échangeur de chaleur interne qui stocke et libère temporairement de l'énergie thermique au cours du cycle. Lorsque les gaz chauds se déplacent vers le côté froid, ils déposent de la chaleur dans la matrice du régénérateur, chaleur qui est ensuite captée par les gaz froids lors de leur retour vers le côté chaud.

La contrainte technique ([latex]\sigma[/latex]) est la charge appliquée divisée par la section originale ([latex]A_0[/latex]), tandis que la déformation technique ([latex]\epsilon[/latex]) est le changement de longueur ([latex]\Delta L[/latex]) divisé par la longueur originale ([latex]L_0[/latex]). Ces définitions, [latex]\sigma = \frac{F}{A_0}[/latex] et [latex]\epsilon = \frac{\Delta L}{L_0}[/latex], sont fondamentales pour tracer les courbes contrainte-déformation mais supposent que les dimensions de l'échantillon restent constantes pendant l'essai.

Les équations de Navier-Stokes sont un ensemble d'équations aux dérivées partielles non linéaires décrivant le mouvement de substances fluides visqueuses. Il s'agit d'un énoncé de la deuxième loi de Newton, qui équilibre les changements de quantité de mouvement avec les gradients de pression, les forces visqueuses et les forces externes. Pour un fluide incompressible, l'équation est [latex]\rho (\frac{\partial \mathbf{v}}{\partial t} + \mathbf{v} \cdot \nabla \mathbf{v}) = -\nabla p + \mu \nabla^2 \mathbf{v} + \mathbf{f}[/latex].

La protection cathodique (PC) est une technique permettant de contrôler la corrosion d'une surface métallique en la transformant en cathode d'une cellule électrochimique. Ce résultat est obtenu par l'application d'un courant électrique externe qui supprime les courants de corrosion naturels. Le potentiel du métal protégé est polarisé vers une valeur plus négative, le déplaçant vers une zone d'immunité ou de passivité.

Pour les systèmes continus tels que les fluides ou les solides, la conservation de la quantité de mouvement s'exprime sous une forme différentielle. Le taux de variation de la densité de quantité de mouvement [latex]\rho \vec{v}[/latex] en un point est régi par la divergence du tenseur des contraintes de Cauchy [latex]\sigma[/latex] et les forces du corps [latex]\vec{f}[/latex]. Ce phénomène est décrit par l'équation de la quantité de mouvement de Cauchy : [latex]\frac{\partial (\rho \vec{v})}{\partial t} + \nabla \cdot (\rho \vec{v} \otimes \vec{v}) = \nabla \cdot \sigma + \vec{f}[/latex].

Le cycle Stirling idéal est un cycle thermodynamique régénératif fermé comprenant quatre processus distincts : expansion isotherme, dissipation isochore de chaleur, compression isotherme et ajout isochore de chaleur. Le fluide de travail est contenu en permanence. Son rendement thermique théorique est égal au rendement du cycle de Carnot, donné par [latex]\eta_{th} = 1 - \frac{T_C}{T_H}[/latex], où [latex]T_H[/latex] et [latex]T_C[/latex] sont les températures absolues des réservoirs chaud et froid.

L'hypothèse du continuum considère les fluides comme de la matière continue plutôt que comme des molécules discrètes. Cette simplification est valable lorsque l'échelle de longueur du problème est bien supérieure à la distance intermoléculaire, ce qui permet de définir des propriétés comme la densité et la vitesse à des points infinitésimaux. Cela permet d'utiliser des équations différentielles pour décrire le comportement macroscopique de l'écoulement des fluides.

Le moment magnétique d'un aimant est une quantité vectorielle qui caractérise ses propriétés magnétiques globales. Il peut être représenté comme un dipôle magnétique, une paire hypothétique de pôles nord et sud séparés par une certaine distance. Le moment magnétique pointe du pôle sud vers le pôle nord. Pour une boucle de courant, le moment magnétique [latex]\vec{\mu} = I \vec{A}[/latex], où I est le courant et A le vecteur surface.

Le tenseur des contraintes de Cauchy, noté [latex]\boldsymbol{\sigma}[/latex], est un tenseur du second ordre qui définit complètement l'état des contraintes en un point à l'intérieur d'un matériau. Il relie le vecteur de traction (force par unité de surface) [latex]\mathbf{T}[/latex] sur toute surface passant par ce point au vecteur normal de la surface [latex]\mathbf{n}[/latex] via la relation linéaire [latex]\mathbf{T} = \boldsymbol{\sigma} \cdot \mathbf{n}[/latex].

L'induction électromagnétique, décrite par la loi de Faraday, est l'une des principales sources de force électromotrice. Cette loi stipule qu'un flux magnétique [latex]\Phi_B[/latex] variant dans le temps à travers une boucle de circuit induit une force électromotrice ([latex]\mathcal{E}[/latex]). L'ampleur de la FEM est proportionnelle au taux de variation du flux, donné par l'équation [latex]\mathcal{E} = - \frac{d\Phi_B}{dt}[/latex]. Ce principe est à la base des générateurs électriques, des transformateurs et des inducteurs.