Chapitre P12 : Le magnétisme

Chapitre P12 : Le magnétisme
I) Qu'est-ce que le champ magnétique ?
1) Comment détecter un champ magnétique ?
Expérience : Voir fiche Expériences 1 et 2
En un lieu donné, une aiguille aimantée, pouvant tourner dans un plan horizontal, s'oriente toujours selon
la même direction et le même sens, tout comme une boussole. Si on l'écarte d'une position d'équilibre, elle
reprend la même orientation après quelques oscillations : elle subit une action mécanique.
Une aiguille aimantée permet donc de détecter le champ magnétique terrestre.
Lorsque l'on approche un aimant droit de l'aiguille aimanté, son orientation change et dépend de sa
position par rapport à l'aimant : elle est donc sensible au champ magnétique créé par l'aimant.
Un aimant est une source de champ magnétique. Une aiguille aimantée permet de détecter un champ
magnétique, quelle qu'en soit son origine.
2) Quelles sont les caractéristiques du champ magnétique ?
Le champ magnétique qui règne en un point de l'espace peut-être caractérisé par un vecteur, appelé
vecteur champ magnétique et noté
B
. Ses caractéristiques sont les suivantes :
➢point d'application : point de l'espace ou règne le champ magnétiques.
➢Direction : celle prise par une aiguille aimantée dont le centre est placé en ce point.
➢Sens : par convention il va du pôle sud de l'aiguille vers son pôle nord.
➢Valeur : elle se mesure avec un teslamètre et s'exprime en tesla (T).
Expérience :
Représenter, en explicitant votre méthode, le vecteur
B
en différents points de l'espace autour de
l'aimant droit.
Déterminer de quels paramètres dépend la valeur du champ magnétique créé par l'aimant.
Matériel à disposition : aimant droit, aiguille aimantée, teslamètre.
Méthode :
Il suffit de placer l'aiguille aimantée au point ou l'on veut tracer
B
pour obtenir sa direction et son sens.
On mesure sa valeur à l'aide du teslamètre.
Conclusion :
La valeur d'un champ magnétique en un point dépend de la position de ce point par rapport à la source
(ou aux sources) du champ magnétique.
Chapitre P12 Le magnétisme 1/10

On donne à titre indicatif quelques valeurs de champ magnétique émis par quelques sources (pour un
même point) :
Source Valeur de B (en T)
Corps humain 3×10-10
La Terre 5×10-5
Aimant en céramique 0,02
Électroaimant De 1 à 5
Bobines supraconductrices De 10 à 40
3) Que se passe-t-il si deux champ magnétiques se superposent ?
Expérience : Voir fiche expérience
On obtient :
Conclusion :
En un point de l'espace où règnent plusieurs champs magnétiques, le champ magnétique résultant est égal
à la somme vectorielle des différents champs.
Btotal = B1 B2... Bn
4) Comment visualiser un champ magnétique ?
Expérience : aimant + poudre de fer (ou plaque alvéolée) Observations de spectres magnétiques.
Chapitre P12 Le magnétisme 2/10
M
D
D
A
1
A
2
B1(M)
B2(M) B(M)
N
N

Observations :
La poudre de fer s'est répartie selon des lignes.
Interprétation :
Sous l'action du champ magnétique créé par l'aimant, la limaille de fer (ou les aiguilles métalliques
contenues dans les alvéoles de la plaque) se comportent comme un ensemble de petites aiguilles
aimantées. Elles s'orientent en fonction du champ magnétique au point considéré.
Conclusion :
•La figure observée à l'aide la poudre de fer est appelée spectre magnétique.
•Les lignes formées par la poudre de fer sont appelées des lignes de champs. Le champ
magnétique est en tout point de cette ligne, tangent à la ligne de champ. La ligne de champ
représente la direction du champ magnétique existant en tout point de la ligne.
Quelques spectres magnétiques :
➔Spectre magnétique créé par un aimant droit :
➔Spectre créé par un aimant en U :
Propriétés des lignes de champs :
•Les lignes de champs se referment toujours sur elles-mêmes.
•Les lignes de champs ont un sens, celui du champ magnétique, toujours du nord vers le sud.
•On voit que les lignes de champ situées entre les deux branches de l'aimant en U sont parallèles :
les vecteurs champs magnétiques ont la même direction le même sens et la même valeur. On dit
que le champ magnétique est uniforme.
Chapitre P12 Le magnétisme 3/10

II) Quelles sont les propriétés des champs magnétiques créés par des
courants électriques ?
1) L'expérience d'Oersted :
Expérience :
On place une boussole à proximité d'un fil conducteur parcouru par
un courant d'intensité de l'ordre de 5 à 10A.
Observations :
On constate que lorsque le fil est parcouru par un courant d'intensité
suffisamment élevé, l'aiguille aimantée de la boussole change de
direction.
Interprétation :
La déviation de l'aiguille aimantée de la boussole est due à l'apparition d'un champ magnétique qui se
superpose au champ magnétique terrestre.
Voir la vidéo sur l'expérience d'Oersted
Conclusion :
Les courants électriques sont des sources de champs magnétiques.
Quelles sont les caractéristiques du champ créé par un fil rectiligne parcouru par un courant
électrique ?
➢Les lignes de champ sont des cercles
centrés sur le fil
➢Le sens des lignes de champ se
déterminer à l'aide de la règle du tire
bouchon.
Chapitre P12 Le magnétisme 4/10
Dispositif d'Oersted
Représente le sens
du courant
Représente le sens
de la ligne de champ
M M
I
BTBT
Bfil
Bré sultant
Fil conducteur
Champ magnétique
terrestre
Champ magnétique créé par
le fil rectiligne parcouru par
un courant

➢Le vecteur champ magnétique
BM
créé en un point M quelconque par le fil rectiligne
appartient au plan contenant le point M et perpendiculaire au fil.
➢La valeur du champ au point M est proportionnelle à l'intensité I du courant qui traverse le fil :
soit B(M) = k×I. La constante k (exprimée en T.A-1) dépend du point ou l'on mesure le champ.
3) Champ magnétique créé par un solénoïde :
•Qu'est-ce qu'un solénoïde ?
On appelle spire, une boucle de courant fermée.
Un solénoïde est un dipôle constitué d'un enroulement de spires circulaires autour d'un support
cylindrique. Par définition, le rayon du cylindre doit être petit devant sa longueur.
•Étude du champ magnétique créé par un solénoïde lorsqu'il est parcouru par un courant
électrique :
Expérience : On réalise avec de la paille de fer, le spectre magnétique d'un solénoïde :
Observations :
➢Le sens des lignes de champ se déduit de la règle du tire bouchon.
➢Les lignes de champ entrent par la face sud du solénoïde et sortent par la face nord.
Comment déterminer les faces nord et sud du solénoïde : cela dépend du sens du courant dans les spires.
Pour s'en souvenir :
Chapitre P12 Le magnétisme 5/10
Exemple de solénoïde utilisé au laboratoire
Sens de I dans les
spires
Sens de B
II