i notion de champ magnetique.

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Ch.8 : CHAMP MAGNETIQUE .
I - NOTION DE CHAMP MAGNETIQUE.
1. Champ magnétique terrestre.
Les boussoles sont de petites aiguilles aimantées mobiles
autour d'un axe. Loin de tout aimant, elles s'orientent toujours de
façon identique.
Elles indiquent sensiblement le nord géographique.
Remarque :
En réalité, les pôles géographiques et les pôles magnétiques ne
sont pas situés sur le même axe.
2. L'aimant.
Un aimant attire:
- _____________________________________
- _____________________________________
Un aimant n'attire pas:
- _____________________________________
- _____________________________________
Entre deux aimants: - Deux pôles contraires... _________________
- Deux pôles semblables... _________________
3. Action d'un aimant sur des charges en mouvement.
Au voisinage d'un aimant, les charges électrique
au repos _________________________ (fil de cuivre),
tandis que les charges en mouvement ____________
_______________________ (le faisceau d'électron s'incurve).
4. Action d'un aimant sur un conducteur parcouru par un courant.
Expérience:
Le sens de déplacement de la tige change:
- _____________________________________
___________________________________________
- _____________________________________
___________________________________________
Conclusion: La présence d'un aimant modifie les propriétés de
l'espace autour de lui...
On dit que l'aimant créé un champ magnétique.
N
S
a x e m a g n ét i q u e
a x e g éo g r a p h i q u e
( l a t e r r e t o u r n e
a u t o u r d e c e t a x e )
( d i r e c t i o n p r i s e p a r l ' a i g u i l l e
a i m a n t ée d ' u n e b o u s s o l e )
α
Pôl e N o r d d e
l a b o u s s o l e
Pôl e S u d d e
l a b o u s s o l e
N
S
s
n
Pôle Nord
Pôle Sud
N
S
N
S
N
S
M e r c u r e

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II - VECTEUR CHAMP MAGNETIQUE.
1. Spectre magnétique.
La limaille de fer dessine des lignes partant du pôle nord et se refermant sur le pôle sud.
L'ensemble de ces "lignes de champ magnétique" forment un dessin qu'on appelle spectre magnétique de l'aimant.
2. Vecteur champ magnétique
B
.
Def:
En un point M de l'espace, on définie le vecteur champ magnétique
B
:
- Il a même direction et même sens que la ligne de champ passant par M.
- Son intensité B, peut être mesurée par un teslamètre et s'exprime en Tesla (T)
Exemples: - Composante horizontale du champ magnétique terrestre: 20 µT
- Aimant ordinaire : B ≅ 1 mT
- Electroaimants de machines : B ≅ 1 T.
Rmq: Un champ magnétique est dit uniforme dans des régions de l'espace où les lignes de champ sont
parallèles et régulièrement espacées (à l'intérieur d'un aimant en U).
III - ACTIONS ELECTROMAGNETIQUES.
1. Force de Lorentz.
C'est la force
F
subie par une particule chargée, en mouvement dans un champ
magnétique.
- Sa direction est orthogonale au plan formé par
v
(vitesse de la particule) et
B
.
- Son sens est déterminé par la règle des trois doigts (ci-contre).
- Son intensité est :
F=∥ F∥=∣qvBsin v B∣
On peut écrire :
F=qv∧ B
Exercice d'application
Déterminer la force de Lorentz (sens, direction et intensité) dans les cas suivant, en sachant que B=0,5mT
et que la particule est un proton de charge +1,6 . 10-19 C se déplaçant à la vitesse de 100 km.h-1.
B
vB
vvB
B
v
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
_________________________________
M
M
1
2
B
B
1
2
B
M A j e u r
M A g n ét i q u e
P O U c e
P O U s s e . . .
In d e x
F
q . v

IB
I
I
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2. Force électromagnétique ou force de Laplace.
C'est la force
F
appliquée à un conducteur parcouru par un courant placé dans un champ magnétique.
Expérience des rails de Laplace :
La tige mobile sur les rails se met à rouler.
Rmq: on peut la faire rouler en sens
inverse en changeant:
____________________________
ou
____________________________
Caractéristiques de la force de Laplace
F
:
- Sa direction est orthogonale au plan formé par
B
et le conducteur mobile.
- Son sens est déterminé par la règle des trois doigts (ci-contre).
- Son intensité est :
F=∥ F∥=∣IBl sin α∣
où: - l est la longueur du conducteur mobile
- α est l'angle formé par le conducteur et
B
On peut écrire :
Exercice d'application
Déterminer la force de Laplace (sens, direction et intensité) dans les cas suivant, en sachant que
B = 5 mT, l = 10 cm et que I = 4 A.
6 0 °
B
B
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
_________________________________
IV - LES COURANTS SOURCES DE CHAMP MAGNETIQUE.
1. Expériences.
Autour d'un conducteur rectiligne et dans un solénoïde parcourus par un courant, la limaille de fer forme un
spectre magnétique.
→ Les courants sont  ______________________________________________________________
B
F
I
M A
j e u r
M A g n ét i q u e
P O U
c e
P O U
s s e . . .
I N d e x
I N
t e n s i t é
F=I l∧ B

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Le sens des lignes de champ (de
B
) est donné par:
F a c e s u d
I
L a p r o g r e s s io n
d u t i r e - b o u c h o n
d o n n e l e s e n s
d e I .
L a r o t a t i o n
d o n n e l e s e n s
d e B .
I
B
I
I
F a c e n o r d
I
2. Intensité du champ magnétique à l'intérieur d'une bobine.
Bobine plate:
B=µ0×I×N
2r
où: - µ0 est appelée perméabilité magnétique du vide (ou de l'air) µ0 = 4 π . 10-7 S.I.
- N est le nombre de spires de la bobine.
Bobine "infiniment longue" (solénoïde):
B=µ0
I×N
l
Fil rectiligne parcouru par un courant:
3. Excitation magnétique
H
(pour une bobine).
Lorsque le milieu ambiant est l'air ou le vide, on a :
B=µ0 H
Exemple:
- Pour la bobine plate: H = I N /(2r)
- Pour le solénoïde: H = I N / l
B
r
I
l
B
N s p i r e s
I
B=µ0×I
2πr
I
B
r

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V - FLUX MAGNETIQUE.
1. Définition.
Approche intuitive:
Le flux serait la "quantité de champ magnétique" qui traverse une surface.
Exemples:
n
S
n
S
S
Φ1 Φ2 < Φ1 Φ3 < Φ1
Définition:
Le flux magnétique à travers une surface orientée (par le choix d'un
vecteur
n
normal à la surface S) est:
Rmq:
S=S. n
où - Φ : flux magnétique en Weber ( Wb )
-
B
: vecteur champ magnétique ( intensité en Tesla )
- S : surface (en m²)
Rmq: Quand la surface S est délimitée par un conducteur parcouru par un courant, c'est le sens du courant qui
impose celui de
n
:
Règle du tire-bouchon:
On tourne le tire-bouchon dans le sens du courant
et le sens de progression du tire bouchon
nous donne celui de
n
Exercice d'application:
Calculer le flux dans ces quatre cas:
A.N.: B = 0,6 T ; r = 0,5 m ; S = π r².
I
I
I
I
30°
B B
B
B
____________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________
_________________________________
B
S
α
s e n s d e
p a r c o u r s
Φ =
B. S = B .S.cos α
I
nI
n