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1ère GEN 2007-2008
TP18.
TP n°18 :mesure du champ magnétique dans un solénoïde.
Buts du TP : on veut utiliser un teslamètre pour mesurer le champ magnétique à l’intérieur d’un
solénoïde long. On veut également se rendre compte de l’influence de différents paramètres de la
bobine longue (courant, longueur, nombre de spires) sur la valeur du champ magnétique. Enfin, on
essaiera de comprendre quel est l’apport d’un noyau ferromagnétique à l’intérieur de la bobine.
1°) - présentation des appareils : teslamètre et solénoïde.
Le teslamètre est l'appareil utilisé pour mesurer les champs magnétiques.
Son principe est le suivant : (voir figure ci-dessous) une puce de Silicium est parcourue par un courant I et
plongé dans un champ magnétique B. Les électrons en mouvement dans B subissent alors une force de :
…………… dirigée suivant : …………… .
Les électrons se concentrent sur une des faces et on a alors un champ électrique E et une tension VH (un
peu comme dans un condensateur) telle que VH est proportionnelle à B et à I. Si on envoie un courant I
constant connu, on peut alors mesurer B puisque VH est proportionnelle à B.
L'appareil mesure donc B en mesurant VH et en la transformant en une déviation d'aiguille.
On prendra soin mécaniquement de cet appareil et on observera les deux règles suivantes :
 on fera le zéro de l'appareil en le plaçant à un endroit où le champ magnétique est nul.
 on utilisera les calibres de manière à avoir la déviation la plus grande.
La vue de dessus du solénoïde donne le résultat suivant :
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Il est composé de deux enroulements bobinés sur le même support cylindrique. les deux enroulements
comportent tous les deux 200 spires mais l'enroulement avec des bornes rouges comporte des sorties
intermédiaires permettant de faire varier le nombre de spires comme indiqué sur le tableau ci-dessous :
N° de la sortie :
1
2
3
4
5
6
7
distance d (en mm)
10,3
20,6
40,3
60,9
101,2
141,6
202,5
Nombre de spires :
5
10
20
30
50
70
100
La distance d est la distance par rapport au centre de la bobine.
La longueur de la bobine est : L = 2X d. Le diamètre de chaque spire est de 50 mm.
Le solénoïde sera alimenté par un courant continu pris à partir de l'alimentation stabilisée et on placera un
ampèremètre sur le calibre 10 A pour mesurer le courant.
2°) - influence des différents paramètres sur la valeur du champ magnétique.
2°) -1 Rappel de la formule théorique : pour un solénoïde infiniment long, retrouver la formule donnant la
valeur du champ magnétique B en fonction de N (nombre de spires), I (courant), L (longueur de la bobine)
et la constante de perméabilité magnétique du vide 0 (qui vaut théoriquement 4..10-7)
2°) -2 Influence de l'intensité du courant I :
Utiliser l'enroulement rouge avec 200 spires. Placer la sonde à effet Hall au centre du solénoïde.
Faire varier le courant I de 0 à 2,5 A par pas de 0,5 A et relever les valeurs de B et de I.
Tracer la courbe B en fonction de I : quelle est la forme de cette courbe ?
Mesurer le coefficient directeur de cette courbe : d'après le 2°)-1, que devrait-on obtenir ?
Calculer l'erreur relative obtenue sur ce coefficient.
2°) -3 Influence de la longueur L du solénoïde :
Placer la sonde à effet Hall au centre du solénoïde.
Donner à L différentes valeurs en utilisant l'enroulement gris (7 mesures possibles) en commençant par la
plus petite longueur possible (sorties n°1) et en gardant la valeur du courant à I = 2,5 A.
On travaille ainsi avec (N/L) constant. Mesurer à chaque fois la valeur de B.Tracer la courbe B en fonction
de L .Conclure sur l'influence de L sur le champ magnétique B.
Déterminer la valeur de L limite pour laquelle la longueur n'intervient plus dans B : on dit que le solénoïde
est "infiniment long".
2°) -4 Influence de la position à l'intérieur du solénoïde :
Utiliser la longueur maximale (L = 405 mm ; N = 200 spires) et l'intensité I = 2,5 A.
Faire varier d de 0 à 20 cm par pas de 2 cm et relever les valeurs de B. Tracer la courbe B en fonction de d
et conclure : à partir de quelle valeur de d le champ magnétique n'est plus constant (on parle d'effet de
bords)
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3°) - influence du noyau ferromagnétique à l’intérieur de la bobine sur la valeur de B.
Le solénoïde utilisé était rempli d’air (qui est considéré comme du vide).
A l’intérieur du solénoïde, on a donc :  = 0.
On utilise un second solénoïde dans lequel on peut remplacer l’air par un barreau de matériau
ferromagnétique de perméabilité magnétique  ou de perméabilité magnétique relative r =  / 0
avec r >> 1.
On place la sonde de Hall à l’intérieur de ce solénoïde (au quart de la longueur totale environ).
Mesurez le champ magnétique B à l’intérieur du solénoïde pour les deux situations suivantes :
 en enlevant le barreau ferromagnétique et en faisant varier I de 0 à Imax par pas de 0,25 A.
 en plaçant le barreau ferromagnétique et en faisant varier I de 0 à Imax par pas de 0,25 A.

Pour la dernière expérience, repartir de I = Imax et relever la valeur de B en diminuant I par pas de
0,25 A. Obtient-on les mêmes valeurs de B que lorsque I croissait ?
Tracer les deux courbes B = f(I)
Déduire de la courbe B = f(I) avec le barreau ferromagnétique la valeur de r en mesurant le coefficient
directeur de la droite obtenue.
4°) - phénomène d’induction aux bornes de la bobine.
On veut visualiser le phénomène d’induction obtenu lorsqu’on déplace un aimant droit devant une bobine.
On effectue l’expérience suivante :
aimant droit
bobine avec noyau
ferromagnétique
On mesure la tension aux bornes de la bobine à l’aide d’un oscilloscope.
Au repos, obtient-on une tension e ?
On approche rapidement l’aimant droit de la bobine : obtient-on une tension e ?
Quel est son signe ?
On éloigne rapidement l’aimant droit de la bobine : obtient-on une tension e ?
Quel est son signe ?
oscilloscope
Si on effectue les mêmes manipulations avec une vitesse moindre, quel est l’effet ?
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