Classe: TD - Année :2013-2014 - OG 1:

Classe: TD - Année :2013-2014 - OG 1: - Chap 5. Champ magnétique
Phase d'acquisition
Activités,
Activités,
questions
réponses
Professeur
Apprenants
1 sur 8
Trace écrite
Obs
Durée:
Chapitre
Champ magnétique
1 Interactions magnétiques
1.1 Interactions entre aimants
1.1.1
aimant
1.1.2
Expériences et observations
aimant
Conclusion
Deux pôles de même nom se repoussent.
Deux pôles de noms différents s’attirent.
1.2 Interactions entre aimants et courants
Physique -Tle D – Chap.5:
Champ magnétique
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1.2.1
Expériences et observations
N
1.2.2
2 sur 8
N
S
S
Conclusion
Une face d’une bobine est repoussée par le pôle de même nom d’un aimant
et attirée par le pôle de nom différent.
1.3 Interactions entre courants
1.3.1
S
Expériences et observations
N
1.3.2
N
S
S
N
S
N
Conclusion
Deux faces de même nom se repoussent.
Deux faces de noms différents s’attirent.
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Champ magnétique
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2 Notion de champ magnétique
2.1 Mise en évidence expérimentale du champ magnétique
Un petit aimant droit suspendu à un fil ou une aiguille aimantée, loin de
toute source magnétique ou de tout courant électrique s’oriente
toujours dans la même direction: la direction Nord-Sud géographique.
2.2 Définition du champ magnétique
Un aimant exerce une force à distance sur toute substance magnétique (fer,
cobalt, manganèse,nickel, gadolinium et dysprosium).
Un aimant exerce également une force sur un porteur de charge en
mouvement.
On dit que l'aimant crée, autour de lui, un champ magnétique.
2.3 Vecteur champ magnétique
Le champ magnétique est caractérisé en tout point de l’espace par le vecteur
⃗
champ magnétique noté B dont les caractéristiques sont:
Direction: axe de l’aiguille aimantée.
Sens: du pôle sud vers le pôle nord de l’aiguille.
Intensité ou valeur: B en tesla (T).
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2.4 Champ magnétique uniforme
Le champ magnétique est uniforme lorsque le vecteur champ magnétique est
le même en chacun des points.
2.5 Spectre magnétique
2.5.1
Ligne de champ
On appelle ligne de champ magnétique, une courbe tangente en en tout point
au vecteur champ magnétique et orientée dans le sens de celui-ci.
Les lignes de champ sortent du pôle nord et entrent par le pôle sud.
2.5.2
Spectre
On appelle spectre magnétique ou spectre de champ, l’ensemble des lignes
de champ.
2.5.3
Exemples de spectres magnétiques
2.5.3.1
Spectre d’un aimant droit
Les lignes de champ sortent par le pôle nord et entrent par le pôle sud
2.5.3.2
Spectre d’un aimant en U
Les lignes de champ sortent par le pôle nord et convergent vers le pôle sud.
Entre les 2 branches de l’aimant, les lignes de champs sont parallèles : le champ
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Champ magnétique
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magnétique est uniforme dans cette région.
2.5.3.3
Spectre d’un solénoïde parcouru par un courant
Un solénoïde est une bobine dont la longueur est au moins 10 fois supérieure à son
rayon (L = 10×R).
A l’intérieur du solénoïde, les lignes de champ sont parallèles : le champ
magnétique y est donc uniforme.
A l’extérieur les lignes de champ ressemblent à celles d’un aimant droit.
3 Champ magnétique créé par une bobine
3.1 mise en évidence
Une bobine, parcourue par un courant électrique, crée un champ magnétique dans
l'espace qui l'environne.
3.2 les faces d'une bobine
3.2.1
règle du tire-bouchon de Maxwell
Un tire-bouchon progresse de la face sud vers la face nord d'une bobine lorsqu'on
la tourne dans le sens du courant.
3.2.2
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Champ magnétique
règle du bonhomme d'Ampère
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La face nord d'une bobine est indiquée par le bras gauche d'un observateur
regardant vers l'axe de la bobine et placé le long du fil de façon que le
courant lui entre par les pieds et lui sorte par la tête.
3.2.3 Règle de la main droite
La main droite entourant le fil de façon que les autres doigts
indiquent le sens du courant, le pôle nord est donné par
l’orientation du pouce tendu.
3.3 spectre
A l’intérieur d'une bobine, les lignes de champ sont parallèles : le champ
magnétique y est donc uniforme.
A l’extérieur les lignes de champ ressemblent à celles d’un aimant droit.
3.4 champ magnétique à l'intérieur d'un solénoïde
Un solénoïde est une bobine dont la longueur est au moins 10 fois supérieure à son
rayon (L = 10×R).
À l'intérieur du solénoïde, le champ magnétique est uniforme.
3.4.1
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Champ magnétique
direction et sens
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▪ direction : axe du solénoïde
▪
sens : donné par les règles précitées.
3.4.2 intensité
L'intensité B du champ magnétique régnant à l'intérieur d'un solénoïde, de
longueur L et comportant N spires, qui est parcouru par un courant
d'intensité I est donnée par :
N
I ; où n est le nombre de spires par unité de longueur
L
avec μ 0= 4 π10-7
B= μ0 n I= μ0
4 Champ magnétique terrestre
La terre est assimilable à un aimant droit dont la direction Sud-Nord magnétique
fait avec la direction Sud-Nord géographique un angle θ appelé déclinaison
magnétique.
i
BV
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BH
⃗
BT = ⃗
B H+⃗
BV
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⃗
L’angle i que fait le champ magnétique terrestre B T avec sa composante
⃗
horizontale BH s’appelle l’inclinaison.
Remarque
En l’absence de toute source magnétique ou de tout courant électrique, une
aiguille aimantée s’oriente toujours suivant la composante horizontale du
champ magnétique terrestre.
Le champ magnétique terrestre se superpose toujours aux champs magnétiques
créés par les autres sources.
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