Cours III Le champ magnétique I - Mise en évidence On peut mettre

COURS III
LE CHAMP MAGNETIQUE
I - MISE EN EVIDENCE
On peut mettre en évidence la présence d’un champ magnétique par :
- Une aiguille aimantée (boussole). Par défaut d’un autre champ, l’aiguille aimantée prend la direction
du champ magnétique terrestre.
- un appareil de mesure appelé teslamètre.
1- Champs magnétiques créé par des aimants
Aimants : corps qui a la propriété d’attirer le fer. Les aimants se présente sous différentes formes.
Expérience 1 : Placer une aiguille aimantée au voisinage d’un aimant droit et en aimant en U.
(remarquer que le champ magnétique n’a pas toujours la même direction)
Conclusion : Un champ magnétique est créé au voisinage d’un aimant.
Expérience 2 : Approcher deux aimants l’un de l’autre.
Conclusion : Un aimant possède deux pôles (pôle Nord et pôle Sud). Deux pôles identiques se
repoussent alors que deux pôles différents s’attirent.
2- Champs magnétiques créé par des courants électriques
Expérience 1 : champ magnétique créé par un fil parcouru par un courant.(expérience d’Oersted)
Expérience 2 : champ magnétique créé par une bobine parcourue par un courant.
Expérience 3 : champ magnétique créé par un solénoïde (bobine longue dont la longueur est grande
par rapport au rayon).
Expérience 4 : Approcher un aimant d’une bobine traversé par un courant. Recommencer l’opération
en changeant le sens du courant dans la bobine.
Conclusion : une bobine parcourue par un courant possède une face Nord et une face Sud. La nature
de la face dépend du sens du courant.
II – LE VECTEUR CHAMP MAGNETIQUE
1- Caractéristiques

Le champ magnétique en un point P de l’espace peut être représenté par un vecteur noté B .
- point d’application : le point P ;
- direction : celle d’une aiguille aimantée placée au point P ;
- sens : du sud vers le nord ;
- valeur : B exprimée en tesla (T).
Remarque : Un champ magnétique uniforme dans un région de l’espace a les mêmes caractéristiques
(direction, sens et valeur) en tout point de cette région.
2- Champ magnétique terrestre
La direction du champ magnétique terrestre ne coïncide avec la direction Nord-Sud géographique ;
l’écart est appelé déclinaison et dépend du lieu.
Les boussoles usuelles sont sensibles à la composante horizontale du champ magnétique, notée Bh.
En France Bh = 2.10-5 T.
3- Superposition de champs magnétiques
Si dans une région de l’espace il existe plusieurs champs magnétiques, le champ magnétique résultant
est égale à la somme vectorielle des champs magnétiques présents.

 
BT  B1  B2 ....
(cas des expériences précédentes : Champ magnétique détecté est la somme du champ magnétique
terrestre du champ créé par l’aimant ou le courant)
III – LES SPECTRES MAGNETIQUES
1- Lignes de champ
Une ligne de champ est une courbe qui est tangente aux vecteurs champs magnétiques en chacun de
ces points. Elle est orientée dans le sens des vecteurs champs magnétiques.
Ces lignes de champ se resserrent dans les zones où la valeur du champ est plus élevé.
Exemple : quelques lignes de champ d’un aimant droit.
S
N
Rq : Les lignes de champ se referment sur elle-mêmes.
2- Spectres magnétiques
En saupoudrant de la limaille de fer dans une zone où règne un champ magnétique, on voit apparaître
les lignes de champ.
Cet ensemble s’appelle un spectre magnétique.
Expérience : visualiser les spectres d’un aimant droit, d’un aimant en U et dans un solénoïde.
IV- QUELQUES PROPRIETES DES CHAMPS MAGNETIQUES CREES PAR DES COURANTS
1- Orientation du champ magnétique
Le champ créé par un fil rectiligne parcouru par un courant est perpendiculaire au fil.
Le champ créé dans un solénoïde est parallèle à l’axe du solénoïde.
Le sens du champ magnétique dans les deux cas est donnés peut être donné par les règle suivantes.
-
Règle du bonhomme d’ampère : un bonhomme est couché sur le fil et regarde vers l’intérieur.
Le courant électrique lui entre par les pied et lui sort par la tête ; son bras gauche indique le
sens du vecteur champ magnétique.
-
Règle de la main droite : la main droite est disposé dans le sens du courant, la paume tournée
vers l’intérieur du solénoïde. Le pouce indique le sens du vecteur champ magnétique.
-
Règle du tire-bouchon : Faire tourner le tire-bouchon (ou la vis d’un crayon plume) dans le
sens du courant. Le tire-bouchon progresse dans le sens du vecteur champ magnétique.
Applications :
Spire :
bobine de Helmholtz :
I

B
O

B
Solénoïde :

B
I
I
2 – Valeur du champ magnétique
La valeur B d’un champ magnétique crée par un courant est proportionnelle à l’intensité et dépend du
conducteur :
B=kxI
Pour un solénoïde :

A l’intérieur d’un solénoïde, le champ B est uniforme et parallèle à l’axe du solénoïde. Il vaut :
B = 0 n I
B en T ; I en A
N : nombre de spires par mètre en m-1
0 : constante = 4.10-7 USI