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Nom du cours :
Le champ magnétique
Auteur :
Description :
Cours sur les champs magnétiques
Difficulté :
Visualisations :
1610
Modifié le :
10 Septembre 2010 à 18h24
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Sommaire

Champ magnétique créé par un aimant

Présentation des aimants

Un aimant attire le fer

Éloignée de tout courant électrique ou de tout aimant, une petite aiguille aimantée mobile autour d’un axe vertical s’oriente toujours dans la même direction et le même sens en un lieu donné.

image

L’aiguille présente deux pôles.

Structure d'un aimant "permanent"

image

Conclusion : Il est impossible d’isoler deux pôles séparés. Un aimant est constitué de petits dipôles magnétiques élémentaires qui ne peuvent pas être brisés en pôles séparés.

Interactions entre aimants

L’interaction magnétique entre une aiguille aimantée et un aimant ou entre deux aimants se traduisent par l’apparition de forces magnétiques :

- Deux pôles de même nature se repoussent.

- Deux pôles de nature différente s’attirent.

Vecteur champ magnétique : image

Un aimant présent dans une région de l’espace perturbe les propriétés magnétiques de cette région. On dit que l’aimant est une source de champ magnétique. Ce champ magnétique est ressenti sous forme d’une action mécanique (mouvement d’une aiguille) par l’aiguille aimantée placée dans cette région de l’espace.

Ce champ magnétique est caractérisé par un vecteur noté image en un point M. La direction et le sens de image sont donnés par l’orientation d’une petite aiguille aimantée libre de s’orienter dans toute les directions et dont le centre d’inertie est placé en M.

Caractéristiques de image :

- Point d’application : M

- Direction : axe Sud / Nord

- Sens : du Sud vers le Nord

- Valeur : B en tesla (T)

Remarque : Le champ magnétique se mesure avec un tesla mètre. Un champ magnétique créé par plusieurs sources est égal à la somme vectorielle des champs créés par les différentes sources.

image

Spectres magnétiques créés par des aimants

On cherche à matérialiser image. Pour cela, on utilise de la limaille de fer. Chaque morceau se comporte comme un dipôle magnétique et s’oriente dans la direction et le sens de image. Les grains s’alignent selon des lignes de champ toutes tangente en chacun de ses points au vecteur image. Plus ces lignes sont resserrées, plus le champ magnétique de image est intense.

Champ magnétique créé par un courant

Mise en évidence d'un champ magnétique créé par un fil rectiligne

Expérience d’Oersted (1819) :

image

L’aiguille aimantée sur support vertical s’oriente selon la composante horizontale du champ magnétique terrestre notée image. On aligne le fil dénudé sur l’orientation de l’aiguille. Si l’intensité est différente de 0, la petite aiguille va tourner selon le sens de I par rapport à la verticale. Elle s’aligne selon le champ magnétique issu de la superposition du champ magnétique terrestre et de celui crée par le fil parcouru par le courent.

image

Un courant peut être également une source de champ magnétique.

Champ magnétique créé par un solenoïde

Le spectre magnétique créé par un solénoïde a la même allure que celui d’un aimant droit.
Le champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde est constant et dirigé selon l’axe du solénoïde.

On attribue une face N (Nord) et une face S (Sud) à la bobine à l’aide de la règle de la main droite : on empoigne les spires du solénoïde selon le sens du courant. Le pouce donne la direction de image. De plus, sachant que le champs magnétique se dirige toujours du Sud vers le Nord, on peut en déduire la face N et S du solénoïde.

Un solénoïde est considéré comme « suffisamment long » si :

image avec L = longueur du solénoïde et r = rayon des spires

Formule à retenir pour ce chapitre :

image

Unité : B en T, µ0 = 4 .10-7 T.m.A-1, N sans unité, L en m et I en A

Généralement en absence d’un aimant, un conducteur parcouru par un courant crée un champ magnétique variant linéairement avec I tel que :

image
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