chapitre 5 L`ÉLECTRICITÉ ET LE MAGNÉTISME

L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES
LA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES
1. Qu’est-ce que l’électricité?
1.1 Les charges électriques
1.2 Les conducteurs et les isolants
1.3 Les champs électriques
2. L’électricité statique
2.1 L’électrisation de la matière
2.2 La loi de Coulomb
3. L’électricité dynamique
3.1 Le courant électrique
3.2 La puissance électrique
3.3 Les circuits électriques
3.4 Les lois de Kirchhoff
4. Qu’est-ce que le magnétisme?
4.1 Les aimants
4.2 Les champs magnétiques
4.3 La magnétisation de la matière
5. L’électromagnétisme?
5.1 La magnétisation par l’électricité
5.2 L’électrisation par le magnétisme (ATS)
Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – 2 Examens
1
1. Qu’est-ce que l’électricité? (PAGE 140)
 Donne une liste de quelques phénomènes naturels de nature électrique :
 La transmission de l’influx nerveux dans les cellules
 La foudre
 Les réactions chimiques entre les atomes
 Donne des exemples d’applications technologiques de l’électricité :


La télévision
L’ordinateur
Un peu d’histoire!
 Qui a découvert pour la première fois les
phénomènes électrique ?
Le philosophe grec Thalès de Milet
(vers 625 – vers 546 av notre ère).
 Qu’est-ce qu’on a observé à ce moment-là?
On a remarqué que lorsqu’on frotte un morceau
d’ambre jaune avec de la laine, il devient capable
d’attirer de petits objets, comme des morceaux de paille. Cette propriété de l’ambre
fut nommée l’ « effet électrique ».
 Au 16e siècle, qu’est-ce que William Gilbert a observé?
Il observa que d’autres substances, comme le verre, la résine
et le soufre, avaient des propriétés semblables à celle de
l’ambre jaune.
 Que remarque-t-on lorsque deux objets sont électrisés?
 Les objets électrisés peuvent s’attirer
 Les objets électrisés peuvent se repousser
 Cette faculté d’attirer ou de repousser dépendait de la nature de la matière
qui les constituait.
2
 Quelle est la contribution de Benjamin Franklin?
Il établit que tous les matériaux se comportant comme le verre frotté était chargé
d’électricité positive et tous les matériaux se comportant comme du plastique frotté
étaient chargés d’électricité négative.
 Selon Franklin il existait des charges positives et négatives dans la matière. De
plus, ces charges pouvaient se transférer d’un objet à l’autre.
Qu’est-ce que l’électricité?
L’électricité est l’ensemble des phénomènes provoqués par les charges positives et
négatives.
1.1
Les charges électriques
 D’où viennent les charges qui causent les phénomènes électriques?
Des atomes
a)
b)
c)
d)
e)
Quelle est la charge des protons? ________________________________________
Quelle est la charge des électrons?_______________________________________
Où se trouvent les protons dans l’atome? _________________________________
Où se trouvent les électrons dans l’atome?________________________________
Quel nom porte les électrons qui sont situés sur la dernière couche
électronique?____________________________________________________________
f) Comment un corps peut-il devenir chargé négativement?
________________________________________________________________________
g) Comment un corps peut-il devenir chargé positivement?
________________________________________________________________________
3
Complète les définitions suivantes :
La CHARGE ÉLECTRIQUE est une propriété des protons et des électrons. Un
proton porte une charge positive, tandis qu’un électron porte une
charge négative.
Un CORPS CHARGÉ NÉGATIVEMENT possède un surplus d’électrons (plus
d’électrons que de protons)
Un CORPS POSITIVEMENT présente un déficit d’électrons (moins d’électrons
que de protons)
L’unité de la charge électrique est le _____________________________. Dans les
équations mathématiques (formules scientifiques) on symbolise la charge électrique
avec la variable « q ».
Qu’est-ce qu’un coulomb?
C’est un multiple de la charge élémentaire, c’est-à-dire de la charge que porte un
électron ou un proton.
Les expériences du physicien américain Robert Andrews Millikan (18681953) ont permis de trouver que la charge de 1 électron vaut 1,602 x
10—19 C.
Complète les définitions suivantes :
La CHARGE ÉLÉMENAIRE est la charge portée par un électron ou un proton.
Elle vaut 1,602 x 10-19 C.
Le COULOMB est l’unité de mesure de la charge électrique. Un coulomb
équivaut à la charge de 6,25 x 1018 électrons ou protons.
4
LES FORCES D’ATTRACTION ET DE RÉPULSION ÉLECTRIQUES
On a déjà mentionné dans un chapitre précédent, que :


Les charges électriques de même signes (deux positives ou deux négatives se
____________________________________________
Les charges électriques de signes opposés s’ ___________________________________
Quel nom donne-t-on à la force qui permet l’attraction ou la répulsion entre les
charges?
La « force électrique »
Une chose importante à savoir :
Les CHARGES ÉLECTRIQUES ne peuvent être ni créées ni détruites, elles peuvent
seulement être transférées d’un corps à un autre. C’est ce qu’on appelle la « LA LOI DE
LA CONSERVATION DE LA CHARGE ».
5
1.2 Les conducteurs et les isolants
a) Qu’est-ce qu’un corps électriquement neutre?
C’est un corps qui porte un nombre égal de charges positives (protons) et de
charges négatives (électrons).
b) Comment peut-on rendre un corps positif?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
c) Comment peut-on rendre un corps négatifs?
_____________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________
Qu’est-ce que l’ÉLECTRISATION?
L’ÉLECTRISATION consiste à créer un déséquilibre des charges dans la matière.
 On peut classer la matière en trois catégories :
Conducteurs
Semi-conducteurs
Isolants
Lorsqu’on électrise un conducteur métallique isolé, les électrons circulent
rapidement de façon à s’éloigner les plus possible les uns des autres. Il se produit
un nouvel équilibre.
 Lorsqu’on électrise un conducteur métallique placé dans un circuit, on force les
électrons à circuler dans une direction. On peut dire que les électrons poussent les uns
sur les autres, ce qui produit un déplacement des électrons dans le circuit.
Schéma :
6
Que se passe-t-il dans les atomes lorsqu’on électrise un conducteur
métallique?
Les noyaux des atomes des métaux exercent une faible attraction sur
leurs électrons de valence. Ceux-ci peuvent donc facilement passer d’un
atome à un autre.
Il existe des solutions qui peuvent permettent de faire circuler des charges :
On appelle ces solutions des solutions électrolytiques. Ces substances contiennent des
IONS. Lorsqu’on place des électrodes dans une solution électrolytique, les ions positifs
se déplacent vers la borne négative (cathode) et les ions négatifs vers la borne
positive (anode).
Les ______________MÉTAUX_______ et les solutions __ÉLECTROLYTIQUES__
sont donc généralement des _______CONDUCTEURS_______.
Qu’est-ce qu’un conducteur?
Un CONDUCTEUR est une substance qui permet aux charges de circuler
librement.
d) Un conducteur est un matériau dans lequel les charges peuvent se
déplacer. Exemple : le cuivre, l’argent, le fer … Quand une région d’un
conducteur est chargée, la charge se répartit rapidement sur toute la
surface du conducteur.
e)
7
Qu’est-ce qu’un isolant?
Un isolant est un matériau qui empêche le déplacement des charges
électriques. Exemple: le verre, le plastique, le caoutchouc… Quand une
région d’un isolant est chargée, la charge reste localisée dans cette région.
Un ISOLANT est une substance qui ne permet pas aux charges de
circuler librement.
En plus des conducteurs et des isolants, il y a des substances dont la
conductibilité peut varier selon différents facteurs. On les appelle
les : Semi-conducteurs.
On utilise les semi-conducteurs pour fabriquer les transistors.
On fabrique les semi-conducteurs avec les métalloïdes et le
carbone.
8
1.3 Les champs électriques
Les charges électriques interagissent entre elles. Tout corps chargé placé à
proximité d’un autre corps chargé est soumis à une force : La force électrique.
Cette force peut agir à distance, c’est-à-dire sans qu’il y ait contact entre les
objets chargés.
Lorsqu’un corps est chargé, il y a autour de lui un champ électrique et ce
champ sert d’intermédiaire pour transmettre la force électrique à tout objet
chargé traversant ce champ. Ce champ est invisible.
Un peu comme une chandelle. Autour d’elle la chaleur diffuse sa chaleur sans
qu’on puisse la voir, toutefois si on approche notre main on peut percevoir la
chaleur.
Un CHAMP ÉLECTRIQUE correspond à la région de l’espace dans laquelle la
force électrique d’un corps chargé peut agir sur un autre corps chargé.
Comme les champs électriques sont invisibles. On eut cependant les représenter
à l’aide de « Lignes de champ électriques », c’est-à-dire de lignes montrant la
direction de la force que subirait une charge positive placée dans ce champ.
(page 144)
9
2.0 L’électricité statique (145)
On a déjà vu cette forme d’électricité dans le chapitre 1 en début d’année. Un rappel
te permettra de mieux comprendre cette forme d’électricité.
L‘électricité statique s’intéresse aux phénomènes électriques liés à des charges isolées
immobiles.
L’ÉLECTRICITÉ STATIQUE est l’ensemble des phénomènes liés aux charges
électriques au repos.
L’électroscope à feuilles est un appareil qui
permet de détecter la présence d’électricité statique
dans un corps. (page 145)
Donne quelques exemples de phénomènes
d’électricité statique dans la vie de tous les jours.
_________________________________
_________________________________
_________________________________
_________________________________
10
2.1 L’électrisation de la matière (146)
Comment peut-on électriser la matière?
Par frottement, par conduction ou par induction
L’ÉLECTRISATION PAR FROTTEMENT
Les objets contiennent des quantités égales de
charges positives et de charges négatives ; ils sont
neutres. Quand deux matériaux sont frottés l’un
contre l’autre, le frottement enlève quelques
électrons de la surface de l’un et les dépose sur la
surface de l’autre. Le premier accuse un déficit
d’électrons et devient chargé positivement, alors
que le second accuse un excès d’électrons et
devient chargé négativement. La charge n’est jamais créée ou détruite par
frottement ; elle est seulement transférée d’un objet à un autre ; elle est
redistribuée. La charge est conservée.
Qu’arrive-t-il lorsqu’on frotte deux corps neutre l’un contre l’autre?
Certains atomes de l’un arrachent des électrons aux atomes de l’autre. Ils se
forment alors deux corps chargés de signes contraires.
La direction de ce transfert dépend de l’affinité de la matière à recevoir ou à
donner des électrons.
Voici une série électrostatique (page 146). Complète ce tableau avec ton manuel.
Affinité
Substance
Grande affinité à recevoir des
électrons (tendance à se charger
négativement)
Plastique
Voir série électrostatique
Grande affinité à donner des électrons
(tendance à se charger positivement)
11
Verre
…
Lorsqu’on frotte une tige de verre sur de la soie, les atomes de la soie
______________________________ des _____________________ aux atomes du verre.
La soie devient temporairement chargée ____________________________________
Tandis que le verre devient temporairement chargé ________________________.
12
L’ÉLECTRISATION PAR INDUCTION
Le terme induction désigne une action qui
se produit sans contact direct.
Complète le tableau suivant à l’aide de ton manuel à la page 148.
Méthode
Avant
Pendant
Après
Frottement
Conduction
Induction
13
2.2 La loi de Coulomb
En 1785, le physicien Charles Augustin de Coulomb mesura les forces d’attraction et
de répulsion entre deux particules immobiles chargées électriquement. Il démontra
que la force que l’une exerce sur l’autre dépend de leur charge et de la distance qui
les sépare. Ainsi, plus la charge des particules est_____________ÉLEVÉE_______, plus la
force électrique est _________GRANDE_____. À l’inverse, plus les particules sont
__ÉLOIGNÉE______, plus la force électrique est ____FAIBLE_____.
De manière générale, la loi de Coulomb s’énonce ainsi :
La LOI DE COULOMB établit que la force qui s’exerce entre deux particules immobiles
électriquement chargées est ___________DIRECTEMENT_______ proportionnelle au
______PRODUIT____ de leur charge et inversement proportionnelle au
_____CARRÉ________ de leur distance.
Voici l’équation mathématique de cette loi :
Fé = kq1q2
r2
Fé
K
q1
q2
r
Représente la force électrique (en
N)
Représente la constante de
Coulomb soit 9 x 109 Nm2/C2
Représente la charge de la
première particule (en C)
Représente la charge de la
seconde particule (en C)
Représente la distance entre les
deux particules (en m)
Problème :
Deux corps chargés positivement ayant chacun une charge de 5 x 10-8 C, placés à 1
cm de distance l’un de l’autre (soit 0,01 m). Calcule la force électrique entre ces deux
corps
Fé = kq1q2
r2
N.B.
Rép. : 0,225 N
La loi de Coulomb est valable uniquement pour les charges au repos. Lorsque
les charges sont en mouvement, il faut tenir compte de d’autres forces qui
entrent en jeu.
14
3.0 L’électricité dynamique
Définition d’électricité dynamique :
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
L’électricité dynamique est la forme d’énergie la plus utilisée dans notre vie de tous les jours.
http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/cinquieme/electricite/associations_de_dipoles.htm
3.1
Le courant électrique
C’est la répulsion entre charge semblable qui cause le courant électrique. Dans un
circuit électrique les électrons des atomes des fils conducteurs ont tendance à se
repousser. Les électrons sautent d’un atome à l’autre.
Qu’est-ce que le courant électrique ?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Par convention, le sens conventionnel du courant correspond
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
15
I
L’intensité du courant ( )
L’intensité du courant correspond à la quantité e charges qui passent en un pointd’un
circuit électrique par seconde. Elle est symbolisée par la lettre _______I_______ et se
mesure en ampère ______________A___________.
Qu’est-ce qu’un courant de 1 A ?
𝟏𝑪
𝟏𝒔
____________________________________________________________________________________
𝟏𝑨=
Qu’est-ce que l’intensité du courant?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
La formule qui permet de déterminer l’intensité du courant dans un circuit :
𝐼=
𝑞
∆𝑡
I = intensité du courant en ampère (A)
Q = la charge en Coulomb (C)
∆𝑡 = intervalle de temps en seconde
Ex. :
La fiche signalétique d’un phare d’automobile indique qu’il a besoin d’un
courant de 15 A pour fonctionner. Quelle est la charge nécessaire pour le faire
fonctionner pendant une minute?
q = I x ∆𝑡
 15 A x 60 sec = 900 C
Après une minute, une charge de ________________ a donc été nécessaire pour faire
fonctionner ce phare.
16
L’ampèremètre est :
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
L’ampèremètre compte le nombre
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
en un point du circuit pendant une _______________________________
Il se branche en __________________________________________.
17
LA DIFFÉRENCE DE POTENTIEL (
U)
Le potentiel électrique correspond à l’énergie que peut fournir une chacune des
charges d’un courant électrique. En se déplaçant dans le circuit électrique les
charges rencontrent des obstacles (ampoules, moteur, résistance électrique, etc.), il y
a donc dépense d’énergie. Lorsqu’on mesure la différence de potentiel (U) entre deux
points du circuit, on mesure la quantité d’énergie dépensée pour passer à travers cet
obstacle.
L’unité de mesure de la différence de potentiel est le volt (V).
À quoi correspond 1 V?
𝟏𝑱
𝟏𝑽=
𝟏𝑪
La formule suivante permet de déterminer la différence de potentiel entre deux points
d’un circuit :
𝑈=
𝐸
𝑞
U représente la différence de potentiel(en V)
E = énergie transférée (dépensée) (en J)
q = représente la charge (en C)
Exemple : Calcul l’énergie nécessaire pour faire passer les charges (200 C) à travers la
lumière dans le circuit suivant si ce dernier est branché sur une prise de 120 V.
18
Le voltmètre est :
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Le voltmètre mesure
__________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________
Il se branche en __________________________________________.
Dans un circuit l’énergie des charges provient d’une source de courant électrique, c’est-àdire d’un appareil capable de produire de l’énergie électrique.
Donne quelques exemples :
Les piles et les génératrices, hydro-Québec
R)
LA RÉSISTANCE (
Lorsque les charges (électrons) circulent dans un circuit électrique, ils rencontrent des
obstacles, ces obstacles résistent au passage du courant. Ces obstacles se nomment
des résistances.
Voici quelques exemples de résistances :
_____________Les éléments chauffant d’un grille-pain_________
_______________Les pales d’un ventilateur_________
__________________Les moteurs électriques_________
Plus la résistance est grande, plus il faudra dépenser d’énergie pour faire
avancer les électrons.
19
Qu’est-ce qu’une résistance électrique?
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
Il y a plusieurs facteurs qui peuvent influencer le passage du courant.
Complète le tableau suivant (page 153)
Facteur
La nature de la substance
Description
La longueur
Le diamètre (la grosseur)
La température
La résistance se mesure en ohms que l’on symbolise par la lettre grec
oméga (𝞨).
Que représente 1𝞨?
𝟏𝑽
𝟏𝞨=
𝟏𝑨
20
LA LOI D’OHM
Le physicien allemand Georg Simon Ohm (1789-1854) a établi une relation
mathématique entre l’intensité du courant, la différence de potentiel et la résistance.
LA LOI D’OHM établit que : pour une résistance donnée, la
différence de potentiel est proportionnelle à l’intensité du
courant.
Voici la formule de la loi d’ohm :
U = volt
R = Ohm
I = Ampère
U=RxI
R=
𝑼
𝑰
I=
𝑼
𝑹
Exercice sur la loi d’Ohm :
a) Pour une résistance donnée qu’arrive-t-il à la différence de potentiel sir on double
l’intensité du courant?
b) Pour une résistance donnée, qu’arrive-t-il à l’intensité du courant si on divise la
différence de potentiel par 2?
c) Si on double la résistance et qu’on maintient constant la différence de potentielle
constante qu’arrive-t-il à l’intensité du courant?
21
3.2 La puissance électrique (155)
La puissance électrique d’un appareil est une indication de la vitesse avec laquelle cet
appareil consomme de l’électricité. Plus un appareil est puissant plus il consomme de
l’énergie électrique dans un intervalle de temps.
L’unité de mesure de la puissance électrique est le watt (w).
Que représente 1 watt :
𝟏𝑱
𝟏𝑾=
𝟏𝒔
L’équation mathématique de la puissance électrique est :
𝐸
Pé =
𝛥𝑡
Pé=
Puissance électrique (en watts)
W = représente le travail (en Joule)
𝞓t = représente le temps requis (en sec)
On peut exprimer la puissance électrique d’un appareil en fonction de la différence
de potentiel à ses bornes et de l’intensité du courant qui le traverse :
P = U(J/C) x I(C/s)
Watt = volt x ampère
22
Il est également possible de calculer la quantité d’énergie électrique consommée par
un appareil en multipliant sa puissance par le temps.
E = P x 𝞓t
L’énergie électrique peut se mesurer en joules ou en kilowattheures (kWh). Cette unité
se retrouve sur la facture d’hydro-Québec que tes parents reçoivent tous les mois.
Que représente 1 joule en kilowattheures?
1 kilowattheure = 1000 watts x 1 heure = 1000 watts x 3600 sec = 3 600 000 Ws
1 kWh = 3 600 000 Ws = 3 600 000 Joules
Pour calculer l’énergie consommée par un appareil électrique, on utilise la formule
suivante :
E = Pé x 𝞓t
Exemple :
Si l’on fait fonctionner un four à micro-ondes de 1000 W pendant 6 min, quelle sera la
quantité d’énergie électrique consommée en joules et en kilowattheures?
23
Comme on sait qu’au Québec le tarif pour 1 kWh est de 0,08$, on peut déterminer
facilement combien il en coûtera pour faire fonctionner le four à micro-ondes.
3.3 Les circuits électriques (156)
Pour que les charges (électrons) puissent circuler, il leur faut revenir au point de
départ (batterie), il forme alors un « circuit fermé » un trajet.
Qu’est-ce qu’un circuit électrique?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Tous les appareils électriques comportent un circuit électrique. Certains sont
simples et d’autres complexes. Cependant tous possèdent un minimum de trois
composantes :

Une source _________________________________ , pour créer une
_______________________________________ qui se mesure en ________________

Un ou plusieurs éléments qui utilisent de _______________________________,
comme une _____________________, un élément _____________________, etc. La
résistance de cet élément se mesure en _________________________.

Des _________________________, pour permettre aux charges de circuler de la
source aux éléments, puis des éléments à la source. L’intensité du courant
dans ces fils se mesure en _______________________.
24
Pour représenter un circuit électrique, on utilise des schémas et des symboles.
Il y a deux façons de brancher des éléments dans un circuit :

_______________________________________

_______________________________________
LES CIRCUITS EN SÉRIE (page 158)
Dans un circuit en série, les composantes sont branchées les unes à la suite des autres.
Il n’y a qu’un seul chemin pour le courant électrique. Il n’y a pas d’embranchement.
Qu’est-ce qu’un circuit en série :
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Voici quelques caractéristiques des circuits en série :
Caractéristiques des circuits en série
Si l’une des composantes du circuit est défectueuse, tout le circuit
_____________________________________________, puisque les charges cessent de
circuler.
L’énergie utilisée (dépensée) par chacune des composantes (résistances)
s’__________________________, ce qui fait que chaque fois qu’on ajoute une résistance,
il y a moins d’énergie disponible pour les autres. Si les résistances sont des ampoules,
l’ajout d’une lumière fera en sorte que les ampoules vont s’allumer faiblement.
25
LES CIRCUITS EN PARALLÈLES (page 158)
Dans un circuit en parallèle, le courant électrique a plusieurs chemins pour revenir à la
batterie. On dira qu’il y a des embranchements. L’endroit ou circuit se sépare porte le
nom de « ____________________________ ».
Qu’est-ce qu’un circuit en parallèle?
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
___________________________________________________________________
Voici quelques caractéristiques des circuits en parallèle :
Caractéristiques des circuits en parallèle
Si l’une des composantes du circuit est défectueuse, les éléments qui se trouvent dans
les autres embranchements peuvent continuer de fonctionner, puisque le courant y
circule toujours.
L’intensité du courant est partagée entre les différentes résistances, ce qui fait que
chaque fois qu’on ajoute une résistance, on augmente l demande de courant et on
risque de provoquer une surcharge. C’est pourquoi dans nos maisons on installe des
_______________________ ou des ___________________________ dans ce genre de circuit.
26
3.4 Les lois de Kirchhoff (159)
LE CAS DES CIRCUITS EN SÉRIE :
a) Loi des tensions (volts)
Formule : _____________________________________
b) Loi des courants (ampère)
Formule : _____________________________________
27
LE CAS DES CIRCUITS EN PARALLÈLE :
a) Loi des tensions (volts)
b) Loi des courants (ampère)
a.
Formule :
Formule :
28
LA RÉSISTANCE ÉQUIVALENTE
Qu’est-ce que l résistance équivalente?
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
En série :
En parallèle
Résumé
Circuit en série
Intensité du courant
Différence de potentiel
Résistance équivalente
29
Circuit en parallèle
L’EAU POTABLE – LA DÉFORESTATION – L’ÉNERGIE – LES CHANGEMENTS CLIMATIQUES
LA PRODUCTION ALIMENTAIRE - LES MATIÈRES RÉSIDUELLES
4.0 Qu’est-ce que le magnétisme?
4.1 Les aimants
4.2 Les champs magnétiques
4.3 La magnétisation de la matière
5.0
L’électromagnétisme?
5.1 La magnétisation par l’électricité



5.2
Le champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique
Le cham magnétique d’un solénoïde
Les électroaimants
L’électrisation par le magnétisme (ATS)
Verdict - Devoirs- Diagnostic- Mini test – 2 Examens
30
4.0
Qu’est-ce que le magnétisme?
Introduction
Dans l’antiquité, les grecs découvrirent qu’une certaine roche, trouvée pour la première fois dans la
ville de Magnésia en Asie, avait le pouvoir d’attirer des morceaux de fer. Cette roche était un minerai
de fer et son pouvoir d’attraction est appelé « magnétisme ». Les roches qui ont ce pouvoir d’attraction
sont appelées des aimants naturels.
Quel était le nom de cette roche qui attirait le fer? ______________________________
Les aimant naturels étaient très peu utilisés autrefois, jusqu’à ce qu’on découvre qu’un aimant
suspendu de façon à pouvoir tourner librement, prenait toujours une position orientée vers le
______de la terre. Les chinois se servaient de cette propriété pour voyager dans le désert il y a 2000
ans. Les navigateurs utilisèrent des aimants naturels comme boussoles pendant leurs voyages
d’explorations.
Quel appareil utilise le magnétisme pour orienter les voyageurs? ___________________________
La terre est elle-même un immense aimant naturel et le fait que les aimants naturels se tournent vers
le NORD s’explique par le magnétisme de la Terre.
Procure-toi une boussole et place-là sur la table et laisse-la se stabiliser. Dessine l’orientation de son
aiguille dans le premier carré.
DEVANT DE LA CLASSE(Denis)
Ta boussole
Regarde la boussole de
Regarde la boussole
Et d’une autre équipe
l’équipe voisine et
d’une autre équipe
dessine l’orientation de
son aiguille
DERRIÈRE DE LA CLASSE
Les quatre boussoles indiquent-elles la même direction? __________________________________
31
Cette direction est le ________________________________________.
L’aiguille de la boussole est attirée par le ___________________ géographique, c’est-à-dire par le
______________________ magnétique.
Dessine les aiguilles des boussoles.
Les lignes de force du magnétisme terrestre vont du ____________________________
au ____________________________ à _________________________________ de la
_________________________.
En fait le magnétisme occupe une grande place dans notre vie (porte d’armoires, carte
de crédit, vidéo, sonnette de porte, etc…)
Même dans les pièces de monnaie canadienne, il y a des propriétés magnétiques. À
l’aide d’un aimant, vérifie le magnétisme des pièces de monnaie canadienne.
Magnétisme
Composition
________________________________ C’est ce phénomène, le
_____________________________________, que nous étudierons dans ce chapitre.
32
Nous savons de nos jours que le fer n’est pas le seul élément à posséder des propriétés semblables à
celle de la magnétite.
Il y a également le __________________________ et le ____________________. Qui peuvent aussi
agir comme des aimants ou être attirés par des aimants.
Qu’est-ce qu’un aimant?
Un AIMANT est
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
Qu’est-ce que le magnétisme?
Le MAGNÉTISME est
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
4.1Les aimants
Comment expliquer que certaines substances agissent parfois comme des aimants, parfois non,
alors que d’autres ne sont tout simplement jamais magnétiques?
Examinons un morceau de fer au microscope, on peut constater qu’il est constitué d’un ensemble
de régions appelées « _____________________________ ». Chacun de ses domaines agit comme
un minuscule aimant, possédant son propre pôle NORD et son propre pôle SUD.
Lorsque le fer n’est pas aimanté,
les directions des domaines sont
aléatoires.
Lorsqu’on aimante le fer, on provoque
l’alignement des directions des domaines. Plus
nombre de domaines alignés est grand, plus
l’aimant est puissant.
le
33
Les forces d’attraction et de répulsion magnétiques
Tous les aimants sont constitués d’une pôle ______________ et d’un pôle ___________.
Par convention , le pôle nord d’un aimant correspond à la partie qui s’oriente naturellement vers
le pôle ______magnétique de la terre.
Le PÔLE NORD d’un aimant est l’extrémité qui s’oriente naturellement vers le pôle magnétique de
la Terre situé près du pôle _____________ géographique. L’autre extrémité de l’aimant constitue
son pôle ________________.
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Les aimants interagissent entre eux avec des forces d’attraction ou de répulsion.
Le pôle sud d’un aimant est ____________________par le pôle _________________.
Par contre, le pôle sud est ________________ par un autre pôle sud.
De manière générale, on peut dire que :


Les pôles magnétiques contraires __________________________.
Les pôles magnétiques semblables se _______________________.
4.2 Les champs magnétiques
La force d’attraction et de répulsion entre les aimants porte le nom de
« force ___________________________ ». Cette force est capable d’agir à distance. Elle le fait par
l’intermédiaire d’un champ ______________________ généré par tous les objets aimantés.
Qu’est-ce qu’un champ magnétique?
Un champ magnétique correspond_____________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________________
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On peut représenter un champ magnétique à l’aide de « LIGNES DE CHAMP MAHNÉTIQUE »
Par CONVENTION, la direction des lignes de champ magnétique correspond à la direction que prendrait le
pôle nord d’un aimant le long de chaque ligne.
C’est pourquoi les lignes de champ magnétique sortent du pôle _________________ et entrent dans le
pôle _______________.
4.3 La magnétisation de la matière
La magnétite est un aimant naturel. Il est cependant possible de fabriquer des
aimants artificiels à partir d’objets en fer, en cobalt ou en nickel.
Pour cela, on peut soumettre au champ magnétique d’un autre aimant. On dit des
substances capables de devenir des aimants qu’elles sont
« __________________________________________ ».
Qu’est-ce qu’une substance FERROMAGNÉTIQUE?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
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Pour DÉMAGNÉTISER un aimant, on peut lui faire subir :
1. ______________________________________________________
2. ______________________________________________________
3. En le plaçant dans un champ magnétique de sens opposé.
Il existe deux types d’aimants :
 Aimants temporaires
 Aimants permanents
Les aimants temporaires perdent et acquirent facilement leurs propriétés
magnétiques, parce que leurs domaines sont faciles à orienter et à désorienter. Ils ont
une faible « Rémanence magnétique ». Le fer contenant peu d’impureté, qu’on
appelle aussi le « Fer doux » en est un exemple.
Au contraire les aimants permanents ont une forte rémanence magnétique. L’acier
est souvent utilisé pour fabriquer des aimants permanents.
Qu’est-ce que la « RÉMANENCE MAGNÉTIQUE »?
La RÉMANENCE MAGNÉTIQUE est une ______________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
37
5.0
L’électromagnétisme?
Il existe un lien entre l’électricité et le magnétisme. Dans certaines conditions, un courant
électrique peut générer un champ magnétique. L’inverse est également vrai : un champ
magnétique peut, dans certain cas, générer un courant électrique.
Qu’est-ce que l’ÉLECTROMAGNÉTISME?
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
5.1
La magnétisation par l’électricité
Pour produire un champ magnétique avec de l’électricité, il faut que les charges électriques
soient en mouvement. Autrement dit seul l’électricité DYNAMIQUE peut engendrer un
champ magnétique.
De plus, ce champ magnétique n’existe que lorsque le courant circule. Dès que le courant cesse,
le champ magnétique disparaît.
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Le champ magnétique d’un fil parcouru par un courant électrique
En 1819, un savant danois, Hans Christian Oersted (1777-1851), remarqua
que l’aiguille d’une boussole était déviée lorsqu’elle
se trouvait à proximité d’un fil parcouru par un
courant électrique.
Oersted découvrit que les lignes de champ
magnétique formaient des cercles autour du fil et
que leur direction dépendait du sens du courant
électrique. Pour se représenter la direction des lignes de champ magnétique on peut utiliser la règle de la
main droite :
39
Le champ magnétique d’un solénoïde
On peut intensifier le champ magnétique d’un fil conducteur en l’enroulant en boucles de façon régulière. On
forme ainsi un solénoïde.
Qu’est-ce qu’un SOLÉNOÏDE?
Un solénoïde est
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________
Afin de déterminer la direction des lignes de champ magnétique d’un solénoïde, une autre règle de la main
droite s’applique.
40
En observant la figure du haut, on peut constater que le champ magnétique d’un solénoïde est semblable à
celui d’un _________________________________________. Il existe cependant trois différences entre les
deux :



Le champ magnétique d’un solénoïde peut être ___________________ ou __________________ à
volonté, mais pas celui d’un aimant;
On peut modifier la direction des lignes de champ magnétique d’un solénoïde en
__________________________ la direction du ________________________, tandis qu’on ne peut pas
inverser celle d’un aimant.
On peut modifier l’intensité du champ magnétique d’un solénoïde mais pas celle d’un aimant.
Les électroaimants
On peut transformer un solénoïde en électroaimant en y ajoutant une substance ferromagnétique à
l’intérieur, c’est-à-dire un noyau. Le champ magnétique d’un électroaimant provient à la fois du courant
électrique produit par le solénoïde et de la magnétisation de la substance ferromagnétique. Le résultat donne
un aimant très puissant, qu’on peut allumer et éteindre à volonté.
On peut augmenter la puissance d’un électroaimant de trois façons :
 En augmentant l’intensité du courant ____________________________ qui passe dans le solénoïde ;
 En ajoutant de nouvelles __________________ au solénoïde;
 En utilisant un noyau dont la rémanence magnétique est plus faible (c’est-à-dire dont les domaines
peuvent s’aligner plus facilement et plus rapidement).
Les électroaimants sont très utilisés dans le domaine de l’électricité. Ils servent entre autres, à transformer
l’énergie électrique en énergie mécanique.
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