III. Etude du champ magnétique crée par une bobine.

TP: Etude du champ magnétique créé par le solénoïde
I.
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II.
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III.
Objectifs
Etudier le champ magnétique créé par un solénoïde
Savoir utiliser un teslamètre.
Exploiter les mesures pour trouver la valeur de la perméabilité magnétique du vide o.
Matériel nécessaire.
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un solénoïde
un ampèremètre
un teslamètre
une alimentation continue ( 0 - 30V )
Etude du champ magnétique crée par une bobine.
III.1.
Montage.
On utilise un banc d'étude constitué d'un solénoïde équipé de plusieurs bornes qui correspondent à
différents nombres de spires ( ou à différentes longueurs L ). ( bornes rouges )
Monter le solénoïde en série avec une source de tension continue ( 0 - 30V ) et un ampèremètre.
Représenter le schéma du montage en prenant soin de bien indiquer le sens de parcours du courant dans
les spires du solénoïde. Indiquer sur ce schéma :

 la direction et le sens du champ magnétique Bo .
 les faces sud et nord du solénoïde.
III.2.
Etude de la variation du champ magnétique à courant constant.
Fixer la sonde du teslamètre au centre du solénoïde à l'aide du support monté sur le banc et ne plus y
toucher. Au départ régler Bx = 0 et Bz = 0.
Régler l'intensité du courant I = 2,0 A à l'aide du bouton I sur l'alimentation, le bouton V étant à fond.
Pour cette étude, l'intensité du courant I dans le solénoïde sera maintenue constante à 2,0 A.
Pour différents nombres de spires N, mesurer la longueur du solénoïde et l'intensité du champ magnétique
au centre du solénoïde. Pour chaque mesure, calculer le nombre de spires par mètre noté n. Remplir le
tableau suivant.
N (spires)
L(m)
n (m-1 )
Bx ( mT )
Bz ( mT )
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10
20
40
80
100
140
200
Conclusions
Que peut-on vérifier d'après les mesures de Bz ?
En déduire une relation entre Bo et Bx.
Tracer Bo ( N ). Conclure.
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On distingue un solénoïde d'une bobine plate ainsi :
 si le rayon R est très grand devant la longueur L, on a une bobine plate.
 si la longueur L est très grande devant le rayon R, on a un solénoïde.
Selon les dimensions du circuit, on calcule le champ magnétique au centre à l'aide de deux formules
différentes:
NI
 pour la bobine plate B0   0
2R
NI
 pour le solénoïde B0   0
L
Pour N = 10 spires, doit-on considérer que l'on a affaire à une bobine plate ou à un solénoïde ? Justifier
votre réponse à l'aide d'un calcul (Il sera sans doute nécessaire de mesurer le rayon R de la bobine
étudiée).
Même question pour N = 200 spires.
III.3.
Etude de la variation du champ magnétique en fonction de l'intensité du courant.
Pour N = 200 spires.
Mesurer l'intensité du champ magnétique Bo au centre du solénoïde pour différentes valeurs de I. Remplir
le tableau suivant.
I(A)
B ( mT )
0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
 Tracer la caractéristique B ( I ). Conclure.
 Déterminer la pente de la caractéristique B ( I ) et en déduire la valeur expérimentale de la
perméabilité magnétique du vide o. La comparer avec la valeur théorique o = 4 10 -7 H m-1.
III.4.
Propriétés du champ magnétique à l'intérieur du solénoïde.
Pour I = 2,0 A déplacer la sonde à l'intérieur du solénoïde. Que pouvez-vous dire du champ magnétique à
l'intérieur d'un solénoïde ? ( Observer les variations de Bx et Bz ).
Conclusions.
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