Excitation magnétique – Courbes d’aimantation TGMSa 1. Expériences a. Première expérience Spectre magnétique d’un aimant droit Le morceau de fer modifie les lignes de champ b. Deuxième expérience Le matériel utilisé Le champ magnétique à l’intérieur de la bobine… alors que le courant qui circule dans la bobine… © P. BONIS septembre 2004 …est plus important si le noyau de fer est inséré, …reste constant. 1 c. Troisième expérience La bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique qui est canalisé par le fer. Traversé par ce champ, le fer s’aimante, puis perd son aimantation après un certain temps. 2. Excitation magnétique a. Introduction Des expériences précédentes on déduit que certains corps, appelés corps ferromagnétiques, s’aimantent en présence d’un champ magnétique. De plus, pour une même source de champ magnétique, l’intensité du champ créé dépend du milieu, air ou corps ferromagnétique, dans lequel est créé ce champ. Pour caractériser la source de champ, on définit le vecteur excitation magnétique. b. Définition On appelle excitation magnétique le vecteur H tel que : B µ.H B : champ magnétique en teslas (T), H : excitation magnétique en ampère par mètre (A.m-1), µ : perméabilité magnétique du milieu plus µ est élevée, plus B est élevé pour la même source de champ magnétique. Exemples : perméabilité magnétique du vide (de l’air) : µ0 = 4..10-7 perméabilité du fer des transformateurs :7000 à 40000 fois plus élevée © P. BONIS septembre 2004 2 3. Courbes d’aimantation d’un corps ferromagnétique a. Courbe de première aimantation Lorsqu’on augmente l’excitation magnétique, le champ produit dans un corps ferromagnétique ne peut pas augmenter indéfiniment. B (T) saturation coude de saturation partie linéaire : B = µ.H H (A.m-1) 0 courbe de première aimantation On remarque que le corps n’était initialement pas aimanté (B = 0 lorsque H = 0), d’où le nom de première aimantation. b. Phénomène d’hystérésis Si on annule l’excitation magnétique d’un corps ferromagnétique aimanté, celui-ci garde une certaine aimantation, traduite par la présence d’un champ magnétique BR appelé champ magnétique rémanent. C’est le phénomène d’hystérésis. Pour annuler le champ magnétique rémanent, il faut imposer une excitation magnétique négative -HC, appelée excitation coercitive. B (T) Br H (A.m-1) -HC HC -Br cycle d’hystérésis © P. BONIS septembre 2004 3 c. Matériaux durs et matériaux doux B (T) Matériau doux Matériau dur --------- H (A.m-1) Les matériaux durs (acier) sont utilisés pour réaliser des aimants permanents (forts BR et HC) : une fois aimantés, ils sont longs à perdre leur aimantation. Les matériaux doux (fer) sont utilisés pour réaliser les circuits magnétiques des transformateurs et des convertisseurs tournants (moteurs électriques) : ils ne gardent qu’une faible aimantation et peu longtemps. © P. BONIS septembre 2004 4