Le magnétisme

Le magnétisme
Matériel :
Paillasse prof :
Une bassine (oucristallisoir) remplie d'eau
Une rondelle de bouchon
De la patafixe
Un trombone neuf
Un aimant
Une boussole
12 aiguilles de boussoles + support (pointe)
Une feuille A3
Limaille de fer
Plaquette avec les petites barres incrustées (dans les alvéoles)
Aimant en U
Deux sacs congelation transparents
Deux feuilles A4
Expèrience d'Oersted :
Batterie
fils
réhostat
Montage de projection du champ magnétique dans un solénoïde (rétro...)
Batterie
Interrupteur 10A
Rhéostat 10A
Ampèremètre
Solénoïde
Rétroprojecteur
5fils
Limaille de fer
Rail de Laplace
Rail +tige
Fils
Interrupteur
Gros aimant en U
Principe du haut parleur
Une bobine plate suspendue à une potence +fils
Induction électromagnétique
Un galvanomètre ou ampèremètre à aiguille.
Une bobine (celle que l'on peut insérer dans le noyau)
Paillasse élève :
Un cristallisoir rempli à moitié d'eau
Une rondelle
Un trombone neuf
Un aimant
Montage pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique :
1 teslamètre (sonde Hall)
2 multimètres
1 bobine
1 alim grise (+-15V)
1 Réhostat
6 fils

Le magnétisme
1)Détection et création d'un champ magnétique
1.1)Introduction
L'étrange pouvoir de la pierre aimant (minerai appelé
magnétite) de se plaquer contre les outils en fer est connu depuis
l'Antiquité. Selon la légende, un empereur chinois (2600 av J.-C.)
se guida dans le brouillard à l'aide d'une telle pierre.
Dès le IIIème siècle après J.-C., les chinois l'utilisèrent pour
fabriquer les premières boussoles.
1.2)Visualisation du champ magnétique créé par un aimant
Applications :
Les aimants sont utilisés dans de nombreuses applications de la vie courante :
Cps
applications
•Fermetures de portes (placards,
frigos...)
•Disques durs
•Moteurs électriques
•Agitation magnétique
Visualisation du champ magnétique :
Manipulation Observations (schéma)
➢Placer un aimant sous une fauille A3 et
verser doucement de la limaille de fer.
➢On place un aimant au milieu d'un
enssemble d'aiguilles de boussoles.
Les deux pôles de l'aimant n'ont pas la même
action sur l'aiguille aimantée de la boussole
A retenir :
•Un aimant est source de champ magnétique.
•Une aiguille aimantée permet de détecter un champ magnétique.
•La limaille de fer ainsi que les aiguilles des boussoles sorientent selon des lignes de
champ.

1.3)Le champ magnétique terrestre
En un lieu donné, une aiguille aimantée, pouvant tourner dans un plan
horizontal, comme celle d'une boussole, s'oriente toujours dans la
même direction et le même sens.
Si on s'écarte de la position d'équilibre, elle reprend la même
orientation après quelques oscillations.
Manipulation :
•Etirez le trombone que vous avez sur la paillasse afin qu'il forme
un fil de fer droit.
•Aimantez une seule extrémité du trombone avec l'aimant.
•Placer le bout de liège circulaire dans le cristallisoir contenant de l'eau.
•Déposer le fil de fer aimanté sur le liège.
•Quelles sont vos observations ? Comparez avec celles de vos camarades.
On observe que toutes les aiguilles de la classe s'orientent dans la même direction.
cps_champ_magnetique terrestre
1.4)Champ magnétique créé par un courant : Expèrience d'Oersted
Oersted &eacutetait un physicien danois né à Rudkøbing en 1777, mort à
Copenhague en 1851.
En 1820, Oersted suite à une longue série d'expériences, découvre qu'une
aiguille aimantée placée à proximité d'un conducteur dévie lorsque l'on
branche le fil aux bornes d'une pile.
Il n'est pas question de parler à cette époque de circuit électrique et de
courant, mais Oersted soupçonne un lien entre l'électricité et le
magnétisme.
Réalisation de l'expèrience d'Oersted :
Observations : Schéma :
Les observations sont conformes à la
description d'Oersted. L'aiguille aimantée est
déviée lorsque le fil est parcourru par un courant
électrique.
A retenir :
Un courant électrique crée un champ magnétique.
2)Comment caractriser un champ magnétique ?
2.1)Vecteur champ magnétique.

Définition :
Le champ magnétique qui règne en un point de l'espace peut être caractérisé par un vecteur
B
dit « vecteur champ magnétique » tel que :
•Sa direction est celle prise par une
aiguille aimantée dont le centre est placé
en ce point ;
•Son sens va du pôle sud de l'aiguille vers
son pôle Nord;
•Sa valeur se mesure avec un teslamètre
et s'exprime en tesla (symbole : T)
Ordre de grandeur :
•Corps humain : 3.10-10T•Electroaimant : 1 à 5 T
•Terre : 5.10-5 T •Bobines supraconductrices 10 à 40 T
•Aimant en céramique : 0,02 T
2.2)Spectre magnétique et lignes de champ
Nous avons vu précédement que la limaille de fer se dispose autour de l'aimant sur des lignes que
l'on a appelé lignes de champ.
Aimant droit Aimant en U
Deux aimants droits qui s'attirent (Pôle Nord
face au pôle Sud)
Expèrience à réaliser avec des sacs congélation
et de la limaille de fer.
Deux aimants droits qui se repoussent (Pôle
Nord face au pôle Nord)

cps_lignes_champ
A retenir :
•Les lignes de champ d'un aimant sont des liges qui joignent ses pôles ; elles sont orientées
du pôle Nord vers le pôle Sud.
•En tout point de l'espace le vecteur champ magnétique est tangent à une ligne de champ.
•Un champ magnétique est dit uniforme quand le vecteur champ magnétique est le même en
tout point. Les lignes de champ sont alors parallèles.
cps_aurores
2.3)Superposition de deux champs magnétiques
Tracer sur une feuille deux perpendiculaires. Tracer un cercle dont le centre est l'intersection des
deux droites.
Au centre du cercle placer une boussole.
Dans un premier temps placer un aimant sur le bord du cercle. Notrer la direction de l'aiguille.
Dans un second temps placer le 2ème aimant.
Observe la direction de l'aiguille.
Experience :
Dans chacun de ces deux cas on place une aiguille de boussole au centre du cercle. Tracer la
direction adoptée par l'aiguille.
A retenir :
Soient deux aimants notés 1 et 2. Soit
B1
le
champ magnétique créé par l'aimant 1 en un
point M et soit
B2
le champ magnétique créé
par l'aimant 2 en ce même point M.
Le champ résultant est égal à la somme
vectorielle des champs créés par chaque source
au point M.