Chapitre 4 : Les bases du magnétisme application à la RMN Dr

Année universitaire 2014/2015
Université Joseph Fourier (UJF) Grenoble I - Tous droits réservés
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Chapitre 4 :
Les bases du magnétisme
application à la RMN
Dr. Hervé GUILLOU
UE 3-1: Physique

IV- Le magnétisme
Finalité du chapitre
Une induction magnétique statique a vraisemblablement moins d’influence sur les fonctions biologiques que les
champs électrostatiques. En effet les ions mobiles dont les processus vitaux dépendent sont tous directement
sensibles aux champs électrostatiques alors qu’aucun effet notable n’est observé dans une cellule immergée
dans un champ magnétique.
On notera quelques exceptions:
1. Il existe des bactéries (ex: Aquaspirillum magnetotactitum) qui se déplacent le
long des lignes de l’induction magnétique. Elles détectent grâce à des
nanoparticules d’oxyde de fer une induction magnétique de l’ordre de 50 µT qui
est l’ordre de grandeur de l’induction magnétique terrestre en France.
2. Certains animaux, notamment les oiseaux seraient capables d’utiliser le
champ magnétique terrestre afin de s’orienter.
3. L’eau a des propriétés magnétiques
particulières, elle est diamagnétique. Une
des conséquences spectaculaire de cette
propriété et de permettre la lévitation de
petits animaux lorsque ceux-ci sont plongés
dans une induction magnétique intense
0.5 µm

IV- Le magnétisme
Finalité du chapitre
Bien que l’es effets du magnétisme sur le vivant soient moins importants que les effets électriques, il est important
pour un médecin d’aborder les phénomène magnétiques pour les raisons suivantes:
1.Des inductions magnétiques variables dans le temps génèrent des champs électriques, et donc ont un effet
indirect.
2.Les ondes électromagnétiques sont composées d’un champ électrique variable et d’une induction magnétique
variable. Les champs électrique et magnétique sont indissociables. La théorie de l’électromagnétisme,
développée au 19ième siècle est une partie très importante de la physique présente dans de multiples
phénomènes:
– En optique, la lumière est une onde électromagnétique.
– L’interaction de la lumière et de la matière définit toutes les méthodes de spectroscopie (X, UV, Visible,
IR).
– La transformation de l’énergie mécanique en énergie électrique se fait grâce aux phénomènes
d’inductions.
3. Une application fondamentale en médecine et science de la matière: la Résonance
Magnétique Nucléaire (RMN)
– Spectroscopie
– Imagerie (IRM)

IV- Le magnétisme
Finalité du chapitre
7. Moment magnétique dans la matière
8. Aspects quantiques
9. Aspects phénoménologiques de la RMN
Lois fondamentales
1. Connaître l’action d’une induction magnétique sur une charge ou
un courant électrique
2. Comprendre l’origine de l’induction magnétique et savoir
comment elle est générée
3. Loi de l’induction.
Dipôles et moments magnétiques
4. Définition des dipôles et moments magnétiques
5. Connaître l’action d’une induction magnétique sur un moment
magnétique
6. Energie d’interaction moment-induction magnétique
Applications à la RMN

IV- Le magnétisme
Force de Lorentz
L’unité pratique de l’induction magnétique est le Tesla (T) qui s’exprime selon le système international
d’unité (m, Kg, s, A) comme:
L’existence d’une induction magnétique B et d’un champ électrique E en un endroit de l’espace est
mesurée par son action sur une charge test q ayant une vitesse v. Son action est caractérisée par
une force appelée force de Lorentz et qui s’exprime comme:
1. Une charge fixe (v=0) n’est pas sensible à la présence d’une induction magnétique.
2. En l’absence de champ électrostatique (E=0), la force de Lorentz est orthogonale à la vitesse
et au champ magnétique (propriété du produit vectoriel)
3. Si la vitesse est colinéaire à l’induction magnétique alors :