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Le canon magnétique ou canon de Gauss est un canon qui utilise l'effet de répulsion magnétique. Il est l'une des deux formes du canon électromagnétique, l'autre étant le canon électrique.

Principe [modifier]

Attraction magnétique par ferromagnétisme [modifier]

Dans sa forme la plus simple, pour laquelle un brevet a été déposé dès 1900 par le physicien Kristian Birkeland, c'est tout simplement un électroaimant en forme de tube (par exemple sous forme de solénoïde) : dès qu'on branche le courant électrique, un projectile ferromagnétique est attiré magnétiquement vers le centre du canon, et en inversant le sens du courant donc celui du champ magnétique, on provoque au contraire un effet répulsif, qui pousse le projectile pendant la deuxième partie de la traversée du tube.

Répulsion magnétique par induction [modifier]

Dans ses réalisations plus évoluées, on dispose plusieurs solénoïdes courts en série autour du tube. Quant à l'obus, il possède en son sein un bobinage conducteur.

1. Un courant électrique impulsionnel de forte intensité (délivré par un banc de condensateurs) est injecté dans le premier solénoïde. Ce bref et fort courant génère un champ magnétique dans le tube, d'intensité rapidement croissante.
2. Les spires à l'intérieur du projectile sont le siège d'un courant induit selon la loi de Lenz de l'induction magnétique. Ce courant électrique est à cet instant de sens contraire à celui circulant dans le solénoïde inducteur. Le projectile crée donc à son tour un champ magnétique induit, et de ce fait deux pôles magnétiques identiques se font face : le projectile subit un effet magnétique répulsif qui le propulse.
3. Les solénoïdes sont successivement commutés les uns à la suite des autres, au moment où le projectile passe devant eux, ce qui lui procure une accélération supplémentaire.

À noter que cet "effet répulsif magnétique", du à ce que l'on nomme la "loi de Lenz", est l'effet macroscopique des forces de Laplace qui agissent en réalité individuellement sur chaque électron mis en mouvement par induction dans les spires en métal du projectile, alors que le champ magnétique ambiant est croissant : ces forces de Laplace agissent sur les spires du projectile avec à la fois une composante radiale centripète (qui tend à compresser la spire, mais celle-ci est rigide) et une composante axiale (propulsive, car dirigée à l'opposé du solénoïde inducteur).

En règle générale, on utilise quelques solénoïdes courts de ce genre (classiquement pas plus de trois ou quatre) pour la "mise en vitesse" initiale du projectile. Les commutations des courants doivent être très finement calculées, à cause de l'accélération du projectile entre chaque solénoïde, et parce qu'une bobine possède une inductance qui fait que la "réponse magnétique" de celle-ci à un champ magnétique inducteur variable n'est pas instantanée. À la suite de ces solénoïdes commutés séquentiellement, un solénoïde long ou une suite de plusieurs solénoïdes courts sont commutés ensemble, générant un champ magnétique axial uniforme d'intensité globalement croissante, qui accélère continuellement le projectile en mouvement sur toute la longueur de ce dernier étage, jusqu’à sa sortie du canon.

Recherches [modifier]

Comme le canon électrique, c'est une arme expérimentale qui est largement exploitée dans les œuvres imaginaires. Des recherches militaires actives sur les canons électromagnétiques sont effectuées depuis plusieurs années afin de pouvoir à terme remplacer l'obusier des chars d'assaut : l'intérêt de tels canons est la vitesse très élevée atteinte par le projectile, capable de percer les blindages les plus résistants sans même avoir recourt à un explosif tel qu'une charge creuse. La vitesse des obus classiques propulsés par explosion de poudre est en effet généralement de 1 600 m/s (plus rarement 1 800 m/s), car pour augmenter de 20 % la vitesse d'un obus classique, il faut doubler la masse de poudre. Très peu de données concrètes sont accessibles sur ces recherches confidentielles, qui utilisent désormais des solénoïdes en fil supraconducteur permettant d'atteindre des champs magnétiques de plusieurs teslas.

Dans le domaine spatial, le principe de cet accélérateur électromagnétique est également envisagé pour servir de lanceur spatial, au sol, de satellites. Cette catapulte électromagnétique doit être dans ce cas très longue afin de pouvoir atteindre progressivement la vitesse de satellisation. Autre utilisation : embarqué dans un vaisseau spatial avec une source d'énergie électrique de courant alternatif, ce canon devient un propulseur électromagnétique à plasma à induction par onde magnétique, nommé PMWAC (Propagating Magnetic Wave Plasma Accelerator) ou IDA (Inductive Plasma Accelerator), potentiellement très efficace pour les futurs vols interplanétaires habités.

Anecdote [modifier]

Le Canon de Gauss est une arme que l'on retrouve dans de nombreux jeux vidéo, notamment dans le jeu online Ogame, ou il est un des plus puissants systèmes de défense.

Voir aussi [modifier]

Articles connexes [modifier]

• Force de Laplace
• Loi de Lenz
• Induction magnétique
• Train à sustentation magnétique
• Catapulte électromagnétique
• Accélérateur MHD

Liens externes [modifier]

• (fr) Canon électrique Fauchon-Villeplée
• (fr) Vidéo de démonstration
• (en) Another Coilgun
• (en) PowerLabs Coil Guns
• (en) Coilgun Systems
• (en) Overview of Electromagnetic Guns

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