Electromagnétisme

Christian Loverde
Electromagnétisme
Lycée Jaufré Rudel
Première Sti
Electromagnétisme
Action d’un aimant sur un faisceau d’électron
Présentation du pôle nord d’un aimant droit horizontal placé perpendiculairement au faisceau
d’électron. Déviation vers le bas:
Aimant sans action si parallèle au faisceau. On obtient le même résultat en approchant une
bobine parcourue par un courant.
Action mutuelles aimants bobines
Les pôles de même nom se repoussent.
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Première Sti
La bobine parcourue par un courant est une source de champ magnétique. La bobine est
équivalente à un champ magnétique, elle interragit sur l’aimant droit.
Action d’un conducteur parcouru par un courant sur une aiguille aimantée
expérience d’Oersted
L’élément de courant horizontal dévie l’aiguille aimantée vers la gauche du bonhomme
d’ampère regardant l’aiguille. Il est placé sur le fil, le courant entre par ses pieds.
Champ magnétique
Définition : Portion de l’espace où une aiguille magnétique est soumise à une force
magnétique.
Le champ magnétique en un point est caractérisé par son vecteur champ magnétique: B
•
Direction : celle d'une aiguille magnétique
placée en ce point
•
Sens : celui de la force magnétique sur le
pôle Nord de l'aiguille
•
Intensité : d'autant plus grande que les forces
magnétiques sur l'aiguille sont plus
importantes
•
Unité: le tesla (T)
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Première Sti
Les spectres de champs magnétiques
Courrant rectiligne
Aimant droit
Aimant en U
La limaille de fer décrit des lignes appelées des
lignes de champ.
L’aiguille aimantée placée à proximité de la source
de champ est parallèle aux lignes de champ
rectiligne ou tangente à celles-ci lorsqu’elle sont
courbes.
On donne aux lignes de champ le sens Sud-Nord de
l’aiguille aimantée placée dessus.
Lorsque les lignes de champ sont parallèles le
champ est constant ou uniforme.
Circuits sources de champ magnétique
Courant rectiligne:
Vue spaciale (r distance au courant)
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vue dans le plan (d distance au courant)
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Bobine longue ou Solénoïde ( Rayon << longueur):
µ0 = 4π .10−7 USI
n est le nombre de spires par mètre = Nombre total de spire ÷ longueur de la bobine
Bobine plate (Rayon >> longueur):
Force subie par une particule chargée en mouvement
Vue dans un plan contenant le faisceau d’électrons et la force magnétique:
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Règle des 3 doigts de la main droite:
Pouce = sens de q. V
Index = sens du champ magnétique B
Majeur = sens de la force magnétique f m dite force de
Lorentz
Vue spaciale et particule positive:
Module de la force:
F = |q.V.B. sinα| avec α = (qV , B )
Si α = 90° déviation maximale
Si α = 0° pas de déviation (aimant parallèle au faisceau dans la première expérience)
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La sonde de Hall
Utilisée pour la mesure du champ magnétique avec un teslamètre.
Le passage du courant dans le semi conducteur dévie
les charges dont l’accumulation génère une tension UH
proportionnelle au champ magnétique.
Cette tension est amplifiée par le Teslamètre gradué
directement en Tesla.
Action d’un champ magnétique sur un conducteur rectiligne parcouru par un
courant
Expérience des rails de Laplace. Champ magnétique présent dans une zone de largeur
Règle des 3 doigts de la main droite:
Pouce = sens de I. l
l
Index = sens du champ magnétique B
Majeur = sens de la force magnétique F L dite force de
Laplace
Force de Laplace: F L = I .l ∧ B
l
Module FL = | I. . B. sinα| avec α = ( I l , B )
Pour retenir:
“Je cours (le courant) dans un champ (magnétique) avec force (la force de Laplace)”
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Le moteur à courant continu
Quand le courant traverse la bobine placée dans le champ magnétique celui-ci produit un
couple de force qui la fait tourner. Le courant change de sens à l’aide d’un commutateur.pour
que la rotation puisse continuer.
Le haut-parleur
La bobine est parcourue par un courant variable image du son à emettre. Elle se déplace et
entraine le déplacement de la membranne. La vibration de la membranne fait vibrer l’air et
emet un son qui se propage dans l’air.
Action d’un conducteur sur un autre
Le courant I2 dans le champ B1 créé par le courant I1 est
soumis à la force F1/2 = I2.r.B1
Le courant I1 dans le champ B2 créé par le courant I2 est
soumis à la force F2/1 = I1.r.B2
B1 =
µ0 I1
µI
µℓ
et B2 = 0 2 donc F1/ 2 = F2 /1 = F = 0 I1 I 2
2π r
2π r
2π r
Si r = 1m; r = 1m et I1= I2 = 1A alors F = 2.10-7N
Ceci est la définition légale de l’ampère.
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