TP Magnétisme TP Magnétisme Introduction au Magnétisme Qu`est

advertisement
TP MAGNETISME
TP Magnétisme
I)
INTRODUCTION AU MAGNETISME
1) Qu’est-ce qu’un champ magnétique ?
Un champ magnétique est un champ de force résultant du déplacement des charges (courant
électrique)
La Terre possède elle aussi un champ magnétique engendré par les mouvements du noyau
métallique liquide des couches profondes de la Terre.
Le champ magnétique terrestre peut être comparé à celui d’un aimant droit.
2) Propriétés d’un aimant
Un aimant est constamment entouré d’un champ magnétique, c'est-à-dire d’un espace où il
existe une force liée au mouvement de charges électriques. Un champ magnétique est
représenté par ses lignes de champs, c’est-à-dire les lignes formées à partir d’un point et
suivant ses vecteurs. Ces lignes relient les pôles magnétiquement.
Un champ magnétique possède toujours un pôle nord et un pôle sud. Ils sont indissociables.
Si on casse un aimant …
… on obtient deux aimants.
Action d’un champ magnétique sur un aimant : attraction – répulsion :
Si on approche deux pôles de même polarité, les aimants se repoussent.
Si on approche deux pôles opposés, les aimants s’attirent.
Les forces dépendent de l’intensité du champ magnétique et de la distance entre les deux
aimants.
21/02/2013
2
TP Magnétisme
3) Expériences

Observation des lignes de champs avec limaille de fer
Placez une plaque de verre sur l’aimant droit. Saupoudrez légèrement la plaque de limaille de
fer autour de l’aimant et tapotez la plaque jusqu’à ce que des lignes se dessinent.
Faire la même chose avec l’aimant en U.
Spectres magnétiques : Complétez les dessins ci-dessous en indiquant les pôles des aimants,
le sens de I et les lignes de champ.
1) Lorsque les lignes de champ se resserrent le champ magnétique est plus intense. Dans
l’aimant en U, où le champ magnétique est-il le plus intense ?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
2) Lorsque les lignes de champ sont parallèles, le champ magnétique est uniforme. Quel(s)
dispositif(s) permette(nt) d’obtenir un champ magnétique uniforme. Situez le lieu du
dispositif où cela se produit.
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

Observation des lignes de champ avec du ferrofluide
Les ferrofluides sont des solutions composées de nanoparticules solides ferromagnétiques en
suspension dans un liquide porteur. La réponse magnétique d’un ferrofluide est due à
l’interaction des particules magnétiques avec les molécules de solvant qui les entourent. Ces
interactions sont suffisamment fortes pour que le comportement magnétique des particules se
transmette à l’ensemble du liquide : celui-ci acquiert donc ainsi un comportement magnétique
global et peut se déplacer et se déformer sous l’action d’un champ magnétique tout en restant
monophasique.
Réalisation de l’expérience :
21/02/2013
3
TP Magnétisme
1- Placez le récipient contenant le ferrofluide au dessus de l’aimant et observez.
2- Promenez l’aimant autour du tube scellé contenant le ferrofluide et observez.

Tube de Foucault
Fait tomber un objet de ta trousse dans le tube de cuivre. Observez.
Réaliser l’expérience en faisant tomber un aimant dans le tube de Foucault. Qu’observezvous ?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
Lorsque l’aimant tombe dans le tube, des courants électriques sont induits dans celui-ci et
créent eux-mêmes une force qui s’oppose à la force de pesanteur de l’aimant. Ces courants
sont dit de Foucault et freinent la chute de l’aimant. Nous constatons que les courants de
Foucault dépendent de la conductivité du matériau du tube utilisé.
II)
CREER UN CHAMP MAGNETIQUE ET DU COURANT
1) Créer un champ magnétique
Nous avons vu précédemment qu’un aimant était un matériau qui produit naturellement un
champ magnétique, comme la Terre. Cependant, y-a-t’ il d’autres moyens de créer un
champ magnétique ?
En effet, si l’on place un fil parcouru par un courant à proximité d’une boussole, l’aiguille
s’oriente perpendiculairement au fil. De même si on place deux fils côte à côte traversés par
un courant de même intensité, on observe qu’ils s’attirent si les courant sont dans le même
sens et se repoussent si les courants sont de sens opposés.

Expérience :
21/02/2013
4
TP Magnétisme
Nous allons donc essayer de faire un aimant en faisant circuler du courant dans un fil. Pour
cela, nous allons prendre :
-
Une pile de 1,5V
Un fil de cuivre
Une boussole
D’abord, on va scotcher une des extrémités du fil dénudé à un pôle de la pile.
Ensuite, approche le dispositif de la boussole au départ sans mettre en contact le deuxième
bout dénudé du fil de cuivre avec le deuxième pôle de la pile puis en le mettant en contact.
Lorsque tu approches le dispositif au-dessus de la boussole, fais en sorte que le fil de cuivre
soit quasi-parallèle avec l’aiguille de la boussole.
Lorsque tu assures les deux contacts électriques sur la pile, tu provoques la circulation d’un
courant dans le fil gainé noir.

Que ce passe-t-il ? Comment peux-tu expliquer cela ?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………
Donc on peut créer un champ magnétique en faisant circuler du
courant dans un fil. Le déplacement des particules dans le
conducteur créer un champ magnétique B qui s’enroule autour du fil.
Lorsqu’on fait circuler du courant dans une bobine, cela équivaut à
un aimant droit.
Exemple : Moteur électrique
Peut on faire l’inverse ?
21/02/2013
5
TP Magnétisme
2) Créer du courant
Le phénomène de création d'un courant électrique par l'ensemble "bobine-aimant"
découvert par Faraday en 1831, permet de transformer une énergie mécanique en une énergie
électrique. En faisant tourner un aimant dans une bobine, on créé un champ magnétique qui
induit un courant électrique aux bornes de la bobine.
Schéma d’un alternateur
Les alternateurs sont utilisés quasiment partout aujourd'hui : plus de 95 % de l'énergie
électrique est produite par ceux-ci (rendement 95 à 98%).
On trouve diverses applications dans notre vie quotidienne.
Peux-tu donner des exemples de la vie courante ?
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
21/02/2013
6
Téléchargement