Le champ magnétique I. Mise en évidence du champ

Le champ magnétique
I. Mise en évidence du champ magnétique
1. Action d’un champ magnétique sur un faisceau d’électron
Dans une ampoule ou règne un vide très pousser, une cathode émissive est chauffé par un fil
amant est libère un faisceau d’électron
Initialement la trajectoire est rectiligne
Approchons un aimant, la trajectoire s’incurve vers le bas
Retournons l’aimant la trajectoire est dévié vers le haut
Conclusion : L’aimant développe sur les électrons en mouvement des forces qui sont à
l’origine des déviations
L’aiment ou la bobine parcourue par un courant sont des sources de champ
magnétique
2. Action d’un aimant sur un courant
Tout conducteur parcourus par un courant dans un champ magnétique subit une force
électromagnétique, le sens de la force dépend du sens du champ magnétique et de celui du
courant
3. Action d’un aiment sur un aimant
Une aiguille aimantée comporte deux pôles. Le pole nord d’une aiguille aimanté est
l’extrémité qui se dirige vers le nord
Deux pôles de même nom se repoussent
Deux pôles de nom contraire s’attirent
Expérience de l’aiment brisé
On ne peut pas séparé les pôles de l’aimant
Cette expérience montre les propriétés magnétique d’un aiment affectent l’ensemble de la
matière et ne sont pas localisé aux pôles
4. Spectre d’un aimant droit
On saupoudre de la limaille de fer sur une plaque de verre placée dans un champ magnétique.
Le grain s’aimante
Il matérialise des lignes que l’on appelle ligne de champ magnétique
a. aimant droit

En chaque point de l’espace environnent de l’aimant il y a une ligne de champ
b. aiment en U
Entre les deux branche de l’aiment (entre fer), les ligne de champ sont parallèle
Le champ magnétique est uniforme
II. Vecteur champ magnétique
1. Caractéristique du vecteur magnétique
B
Le champ magnétique en un point M peut être représenté par un vecteur
B
dont les
caractéristiques sont sens – direction – norme
Sens – La direction de l’aiguille aimantée placée en se point
Direction – pole nord – pole sud de l’aiguille aimanté
Norme – B en tesla T
Un champ uniforme et caractérisé par un vecteur B constant
2. Mesure d’un champ magnétique
La mesure de la valeur du champ magnétique s’effectue à l’aide d’un tesla-metre avec une
sonde de Hall
Terre T
4
105.0
−
×
TV T
4
1010
−
×
Aimant 0.02 T
Electro-aiment 1 à 5
Noyau
12
10
+

III. Champ magnétique crée par les courants
1. Expérience d’Orsted
Conclusion : le passage du courant dans le conducteur crée un champ magnétique dans
l’espace environnent.
2. Spectre magnétique d’un fil rectiligne parcourus par un courant
Les lignes de champ sont des cercles centrés sur le fils
Le vecteur champ magnétique )(mB crée en un point M, par un fil rectiligne est :
- perpendiculaire au plan contenant M est le fil
- de sens donné par la règle du tire bouchon ou de la main droite
Règle du tire bouchon : Un tire bouchon progressent suivant le sens de I et tourne dans
le sens de )(mB
Règle de la main droite : Si on oriente le pouce de la main droite dans le sens du courant,
les autres doigts indique la direction de )(mB
3. Champ magnétique crée par une bobine plate
Un bobine si sa longueur est faible devant son rayon
Une bobine parcourue par un courant se compote comme un aimant
Méthode pour trouver les pôles
4. Champ magnétique crée par un solénoïde infiniment long
Un solénoïde est une bobine longue (de longueur importante devant sont diamètre), constitué
d’un fil métallique enroulé sur un cylindre
On note une analogie avec le spectre d’un aiment droit
A l’extérieur du solénoïde, les lignes de champ sortent et diverge de la face nord pour
converger vers la face Sud.
A l’intérieur, les lignes de champ sont parallèle (le champ magnétique est uniforme, sauf au
voisinage des extrémités)
Sa valeur est donnée par la relation
l
IN
B
×
×
=0
µ
µ0 : perméabilité du vide :
7
104
−
× π
I : courant en Ampère
N : nombre de spire total

l : longueur su solénoïde en m. (selectionné)
B : champ magnétique en Tesla (T)
mT
l
IN
B
AI
cml
spireN
94,0
12
.
0
5.1601040
5.1
12
60
7
=
×××
=
××
=
=
=
=
−
πµ
5. Champ magnétique crée par les courants
IkB
×
=
Un circuit électrique quelconque, parcourus par un courant I, crée un champ magnétique
B
La norme du champ magnétique, est proportionnelle à l’intensité du courant. IkB
×
=
K est une constante qui dépend du circuit est du milieu
IV. Particule en mouvement dans un champ magnétique
Force de Lorentz : une particule de charge Q, animé d’une vitesse v dans un champ
magnétique B, et soumise a une force magnétique : BvqF ∧=
Direction :
F
est perpendiculaire à v , et
F
est perpendiculaire à
B
F
Est donc orthogonale au plan défini par v et
B
Sens : Le trièdre
(
)
FBvq ;; , est direct. Un tourne vis, tournant de vq vers
B
,
progresse dans le sens de
F
Intensité : );sin( BvqBvqF ×××= généralement : )
2
sin(
π
F : Neuton N ; q : charge Colomb C ; v : vitesse m/s ; B en Tesla T
Cas particulier : si Bv// alors F est nul
Cas particulier : si vest perpendiculaire à
B
, alors : BvqF ××=
Application : Canon à électrons, Accélérateur de particule
La déviation magnétique et utilisé dans les tubes cathodique,
accélérateur de particule.
Ajouté :
B
perpendiculaire au plan de la feuille vers le font
Cyclotron : accélère les particules, l’analyse des particules éjectées sur une cible,
fournissant ainsi des renseignements sur les éléments constitutifs de la
matière.

Spectrographe de masse : permet de trier les particules de masse différentes tel que les
isotopes d’un même élément.