I/ Le champ magnétique

1° S – cours de physique – chapitre C4 :
Le Magnétisme
I/ Le champ magnétique
1) Le champ magnétique terrestre
Il existe un champ magnétique naturel : le champ magnétique terrestre. Son existence est due aux mouvements du
fer liquide dans le noyau de la terre qui engendrent des courants électriques.
Une aiguille aimantée détecte ce champ magnétique.
Par convention, on appelle pôle Nord de l’aiguille aimantée, l’extrémité qui pointe vers le nord magnétique de la
terre.
2) Modification locale du champ magnétique terrestre
Une aiguille aimantée n’est pas toujours pointée dans la direction du pôle nord magnétique terrestre : certains
facteurs, tels que les aimants peuvent perturber localement ce champ.
En effet, un aimant est une source de champ magnétique qui peut être détecté par une aiguille aimantée. L’effet
magnétique est situé aux pôles nord et sud de l’aimant.
3) Champ crée par un courant
Un fil parcouru par un courant crée un champ magnétique. C’est ce que nous a montré l’expérience d’Oersted.
Expérience d’Oersted : lorsque l’interrupteur est
ouvert, l’aiguille est parallèle au fil. Pour un
courant de 5A, l’aiguille tourne d’un certain angle
donc il y a création d’un champ magnétique.r
électriques
à l’origine du
champ magnétique terrestre.
4) Caractéristiques du champ magnétique
Vecteur champ magnétique :
Un champ magnétique en un point M de l’espace est
caractérisé par un vecteur champ magnétique B(M).
Ce vecteur s’applique au point M, dans la direction prise par
l’aiguille aimantée et est orienté du pôle sud vers le pôle nord
de cette aiguille.
On mesure le champ magnétique grâce à un teslamètre et son
unité est le tesla.
Superposition de champs magnétiques
En un point M de l'espace où règne plusieurs champs magnétiques différents, le champ magnétique résultant est
égal à la somme vectorielle des différents champs.
B (M) = B1 + B2 + .... + B n
II/ La force électromagnétique
1) La force électromagnétique
Une portion de circuit parcourue par un courant et placée dans un champ magnétique est soumise à une force
appelée force électromagnétique ou force de Laplace.
Cette force F qui agit sur une portion rectiligne de circuit de longueur a, parcourue par un courant d’intensité I et
située dans un champ magnétique uniforme B, est donnée par la loi de Laplace.
2) Loi de Laplace
F= I. L . B. sin( α )
I : intensité qui circule dans le circuit (A)
L : distance entre les rails (m)
B champ magnétique (T)
Point d’application de F : milieu de la portion de fil dans le champ magnétique
Sa direction et son sens sont donnés par la règle du bonhomme d’ampère ou des 3 doigts de la main
droite.
Règle de l’observateur d’Ampère: l’observateur d’Ampère est
placé sur le fil, le courant entrant par ses pieds, sortant par sa tête.
Il regarde le point M où il veut connaître le sens de B et son bras
gauche indique le sens de B.
Règle de la main droite: on plaque la main droite contre le fil, la
paume face à M et les doigts (autre que le pouce) orientés dans le
sens du courant, le pouce indique le sens de B au point M.
III/Couplage électromécanique
Un couplage, c’est un transfert d’énergie entre deux systèmes.
Ici on parle de couplage électromécanique car on peut effectuer une conversion électrique-mécanique ou une
conversion mécanique-électrique.
1) Conversion de l’énergie électrique en énergie mécanique
le haut parleur : la bobine d'un haut-parleur, solidaire de la membrane, vibre au rythme des variations du
courant qui la traverse sous l'action de la force de Laplace dû à la présence d'un aimant permanent à son
voisinage.
2) Conversion de l’énergie mécanique en
énergie électrique
le moteur électrique : dans un moteur électrique, une
bobine mobile rotor) est mise en mouvement sous
l'action des forces de Laplace auxquelles elle est
soumise du fait de la proximité d'un aimant
cylindrique fixe (stator).