Champ magnétique - morissonphysique

Chapitre 5 : Electromagnétisme Partie B.2 du programme officiel
TP-cours
I- Champ magnétique
1/ Sources de champs magnétiques
Citer des sources de champ magnétique. Pour les détecter, on peut utiliser une boussole ou un capteur.
2/ Propriétés du champ magnétique
Un champ magnétique agit sur son environnement suivant une direction, un sens et une norme : on utilise
donc l’outil « vecteur » noté B pour le représenter. La norme, en teslas (T), du champ magnétique est
mesurée avec un teslamètre.
L’ensemble des directions d’un champ magnétique (lignes de champ) est appelé « spectre magnétique ».
La direction et le sens d’un champ magnétique en un point sont obtenus grâce à une boussole : le champ
magnétique entre par le sud et sort par le nord. (on parle de pôle pour les aimants et de face pour les
bobines).
Tracer le spectre d’un aimant droit puis d’un aimant en U.
3/ Electroaimant
Une bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique (la boussole est déviée).
a) Champ magnétique à l’intérieur d’une bobine
Mesurer le champ magnétique B en fonction de la positive x dans la bobine. On prendra x=0 lorsque le
teslamètre est au centre de la bobine. Tracer B(x). Commenter la courbe.
x (cm)
B (mT)
B (mT)
x (cm)
0
N
S
N
S

b) Champ magnétique en fonction de l’intensité
Placer le teslamètre au centre de la bobine et faire varier I de 0 à 1A MAX.
Tracer B(I). Etablir une loi expérimentale.
I (A)
B (mT)
Complément :
La face d’une bobine est donnée par la règle
d’orientation ci-contre : Spectre d’une bobine
II- Actions d’un champ magnétique
1/ Sur un faisceau d’électrons en mouvement
Observation sur les électrons d’un tube cathodique (oscilloscope) :
2/ Sur un conducteur parcouru par un courant
Qu’est-ce que le courant ? En déduire l’action d’un champ magnétique sur un conducteur parcouru par un
courant.
Observation de vérification :
B (mT)
I (A)
0

Le conducteur subit une force (le courant traduit le mouvement d’électrons donc on se retrouve dans le
cas précédent).
Cette force est appelée « force de Laplace » : F=IlB (voir cours de mécanique et exercices).
point d’application : milieu conducteur, direction : perpendiculaire à (l,B) ; sens : le trièdre F, Il
,B est direct
 règle des trois doigts de la main droite : dans l’ordre F pousse, Il index et B majeur ;
norme : F= Isina lB avec a=( Il,B)
Exemple : représenter l’exemple de l’expérience ci-dessus.
Applications : haut-parleurs, moteurs électriques.
source : http://www.magma.fr/static/french/technique/images
III- Induction
1/ Induction : la source de champ magnétique est extérieure (aimant par exemple)
On bouge un aimant aux abords de la bobine aux bornes de laquelle on observe la tension :
Application : frein électromagnétique.
Interprétation : on sait qu’une bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique : ce champ
magnétique s’oppose à la variation de champ magnétique subi. Le système « tente de rester dans son état
stable » en répondant à la loi de Lenz : le courant induit, par ses effets, s’oppose à la cause qui lui a donné
naissance.

2/ Auto-induction : la source de champ magnétique est la bobine elle-même (un courant la parcourt)
a) Energie stockée
Réaliser le montage ci-contre avec I=1A. Appuyer sur Standby pour éteindre.
Observation :
La bobine est capable de stocker de l’énergie dans son noyau : W=
Error!
LI² avec L inductance (dépend
des caractéristiques de la bobine) en henrys (H).
Calculer l’énergie stockée ici sachant que l’inductance est de 1H :
b) Tension aux bornes d’une bobine parfaite
u=L
Error!
en convention récepteur
Calculer u si i évolue linéairement, sachant que pour un écart de temps de 12s, l’intensité augmente de
0,5A.
Quelle est l’énergie stockée au bout de 6s ?
c) Modèle équivalent d’une bobine réelle
u=L
Error!
+ri
D
I
L
M
_
L, r
u
i
L
u
i