magnétisme
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Prix: Fr. 2.00 (taxes incluses) Feuilles de travail MAGNÉTISME Table des matières Page Conseils pour une visite dans le cadre scolaire 1 Aimants permanents 2 Couplages magnétiques 2 Laboratoire du magnétisme* 3 Point de Curie 3 Domaines de Weiss* 3 Effet de Barkhausen* 3 Lignes de champ magnétique 4 Jouer avec les aimants permanents 5 Électromagnétisme 6 Cercles du champ magnétique Induction et courants induits 6 7 Principe du générateur 7 Principe du moteur 7 Courants induits (ou de Foucault) 8 Aimant volant 8 Courants de Foucault I et II 8 Le plus lent, le meilleur conducteur 8 Définitions (lexique) Réponses 9 11 * ces stations d'expérimentation se trouvent au laboratoire "Les jeunes et les sciences" (voir page 1 pour heures d'ouverture/information) Technoramastrasse 1 CH-8404 Winterthur Tel. +41 (0) 52 244 08 44 Fax +41 (0) 52 244 08 45 Internet: www.technorama.ch E-mail: [email protected] Feuilles de travail MAGNÉTISME page 1 Conseils pour une visite dans le cadre scolaire Remarques générales pour une visite du TECHNORAMA Remarques sur les questions des documents de travail comme guide pour une visite • Pour les phénomènes préférés des élèves, vous devez prendre du temps. Il vous est impossible de faire toutes les expérimentations en une seule visite. • L'objectif essentiel de ces documents d'accompagnement est d'orienter les élèves dans leurs recherches. Dans ce but, il faut prendre au sérieux toute explication ou opinion. L'important, ce n'est pas qu'une réponse soit juste ou fausse, mais que l'élève se pose des questions. • Pour toutes ces expérimentations, il s'agit avant tout de chercher des explications personnelles et de les vérifier par l'expérience. • Laboratoire "Les jeunes et les sciences" (tél. 052 244 08 50) Heures d'ouverture: Du mardi au samedi de 14 à 17 heures Dimanche de 12 à 17 heures Le matin réservé aux groupes scolaires annoncés. Réservez le plus tôt possible. Aussi… • La difficulté des questions est graduée. Ces questions supposent un certain choix parmi les expériences proposées. • Les réponses aux questions ne sont qu'une approche aux problèmes posés. Des ouvrages de vulgarisation peuvent donner des informations plus approfondies. • S'il vous plaît, partagez vos élèves en petits groupes de deux ou trois. • Dirigez-vous vers le secteur MAGNÉTISME et montrez-leur tout rapidement, une première fois. • Puis, laissez-les manipuler, essayer de comprendre, tester et jouer le jeu. • Et surtout, prenez votre temps: il est impossible de faire toutes les manipulations en une seule visite. • Il s'agit avant tout d'amener les élèves à se poser des questions, à formuler des hypothèses et de les vérifier par l'expérience. • Pour tout problème particulier ou renseignement, n'hésitez pas à vous adresser à un des animateurs. Nous remercions la Jacobs Foundation pour le soutien généreux de notre service scolaire. En plus aussi la VTW (Association pour la technique et l'économie) supporte le Technorama dans ses services et activités parascolaires. Feuilles de travail MAGNÉTISME page 2 Aimants permanents Vous avez certainement déjà eu des aimants entre les mains. Vous rappelez-vous leurs formes? Dessinez ici celles que vous connaissez. Ces deux types de réactions prouvent que chaque aimant possède deux types de pôles. Ces pôles sont appelés pôle Nord et pôle Sud. Dans quelle situation étiez-vous? (1 ou 2) Etaient-ce des pôles différents ou identiques? Pôles de même nature: ____________ Pôles de nature différente: ____________ La plupart des aimants que vous avez déjà eu entre les mains, étaient probablement des aimants permanents. Couplages magnétiques Quand vous approchez deux aimants, ceux-ci peuvent réagir de deux manières différentes. Les punaises magnétiques avec lesquelles vous fixez de petites notes sur la porte du réfrigérateur sont de tels aimants permanents. Pouvez-vous donner d'autres exemples? _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Comment s'alignent les pôles les uns par rapport aux autres, si vous disposez plusieurs aimants les uns à la suite des autres? _______________________________ _______________________________ Essayez de décrire les deux manières: 1. 2. ___________________________ ___________________________ Feuilles de travail MAGNÉTISME page 3 Aimants permanents (suite) Laboratoire du magnétisme* Dans cette expérience, vous „pouvez“ vous fabriquer vos propres aimants. Vous pouvez découvrir quels matériaux peuvent être magnétisés d'une manière durable. Dressez une liste des matériaux et classez-les du moins bon au meilleur selon leur aptitude à être magnétisés. 1. 2. 3. 4. 5. 6. ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ Pour mieux comprendre la magnétisation de la matière, regardez les expériences des Domaines de Weiss* (domaines magnétiques) et Effet de Barkhausen* Les matériaux pouvant être magnétisés contiennent à l'échelle atomique des „ petits aimants “ ou aimants élémentaires . A l'état non magnétisé, ces aimants élémentaires sont majoritairement disposés au hasard dans la matière. Aucune magnétisation Magnétisation croissante Magnétisation achevée Ils forment alors de petits groupes dans lesquels ces aimants élémentaires ont la même direction. Ce sont les domaines de Weiss. Comment pouvez-vous démagnétiser des aimants? Le truc: avec les expériences du Laboratoire du magnétisme et Point de Curie vous découvrirez différentes méthodes. _______________________________ _______________________________ _______________________________ On peut désaimanter certains aimants (par exemple des aiguilles aimantées) par des chocs violents (par exemple des coups de marteau). Si vous approchez un tel matériau d'un champ magnétique, les groupes s'alignent alors tous dans la même direction. Maintenant, le matériau est lui-même magnétique. Dans un matériau magnétisé d'une manière permanente comme le fer en alliage dans l'acier, le nickel, cette propriété peut subsister très longtemps. * ces stations d'expérimentation se trouvent au laboratoire "Les jeunes et les sciences" (voir page 1 pour heures d'ouverture/informations) Feuilles de travail MAGNÉTISME page 4 Aimants permanents (suite "Laboratoire du magnétisme") Vous pouvez très bien voir les changements des domaines de Weiss sous l'influence d'un champ magnétique dans la manipulation Domaines de Weiss. Le microscope vous permet de visualiser les diverses orientations des domaines de Weiss dans une mince couche de cristal comme des surfaces claires ou sombres. Qu'observez-vous, si vous approchez un aimant? Lignes de champ magnétique _______________________________ _______________________________ _______________________________ Essayez de représenter une petite partie de ce que vous voyez! Sans aimant Avec un aimant Pour les spécialistes: maintenant que vous connaissez la structure des aimants, à votre avis, que se passe-t-il si vous cassez une aiguille aimantée? Marquez d'une croix la réponse correcte! Vous obtenez d'une part un pôle Nord, de l'autre un pôle Sud. Vous obtenez deux aimants complets avec un pôle et un pôle Sud. On peut rendre l'alignement des aimants élémentaires non seulement visible, mais encore audible ! À chaque réalignement, une petite tension est créée et transformée en un signal perceptible dans un haut-parleur. Avec quel matériau n'avez-vous perçu aucun bruit ? _______________________________ Pouvez-vous expliquer pourquoi cela n'a pas fonctionné ? _______________________________ _______________________________ Vous avez certainement remarqué qu'un aimant peut agir sur un autre ou sur un morceau de fer, même s'ils ne sont pas en contact. On appelle cette zone d'influence autour des aimants le champ magnétique. On peut en savoir plus sur le champ magnétique dans les expériences suivantes et même le visualiser. Observez de plus près les petits barreaux d'acier dans le boîtier d'acrylique quand vous l'amenez entre les deux pôles de l'aimant. Les petits barreaux d'acier se disposent en rangées, ce qui donnent des lignes, appelées lignes de champ. Quelle est l'allure de ces lignes de champ? _______________________________ _______________________________ Feuilles de travail MAGNÉTISME page 5 Aimants permanents (suite) Jouer avec les aimants permanents Ici vous pouvez observer deux phénomènes: comme dans l'expérience sur les lignes du champ magnétique, les petits disques de fer de différents diamètres s'organisent dans le champ magnétique entre les deux pôles. Essayez de décrire leur orientation: _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Ici, en outre, vous avez l'occasion de rechercher le comportement de ces pièces de fer dans un champ magnétique. Placez une première pièce sur un des pôles et amenez-en une deuxième à proximité de la première. Que se passe-t-il, si vous la lâchez? _______________________________ _______________________________ Essayez encore une fois sans que l'un des pôles ne soit en contact avec la première pièce. Feuilles de travail MAGNÉTISME page 6 Électromagnétisme Il n'y a pas que les aimants permanents qui soient capables de produire un champ magnétique: un courant électrique produit toujours un champ magnétique. Réfléchissez: comment circulent partout des courants électriques? Notez quelques exemples! _______________________________ _______________________________ _______________________________ Schématisez leur direction en complétant le dessin. (On a représenté séparément quelques cadrans de boussole vues de dessus). Comment caractériseriez vous ici les lignes du champ? Un truc: Prolongez par la pensée les aiguilles de boussole de manière à les joindre par une ligne imaginaire. Le conducteur électrique le plus simple est un fil. Le champ magnétique créé par un fil est différent de celui d'un aimant permanent. Observez les lignes circulaires du champ avec l'expérience Cercles du champ magnétique _______________________________ _______________________________ Où commencent et où finissent ces lignes? _______________________________ _______________________________ Comparez ce qui se passe avec les lignes du champ à aimant permanent (page 3). Dans quelle direction s'orientent les extrémités rouges des aiguilles de boussole, si le courant est coupé? _______________________________ _______________________________ Quand le courant circule à travers le fil conducteur, les aiguilles aimantées des boussoles s'alignent alors suivant le champ magnétique. _______________________________ _______________________________ _______________________________ Que se passe-t-il si vous changez le sens du courant? _______________________________ Feuilles de travail MAGNÉTISME page 7 Induction et courants induits Tout courant électrique produit un champ magnétique – mais, on peut aussi produire de l'électricité en combinant un champ magnétique et un mouvement. On appelle cela alors l'induction. Vous pouvez l'expérimenter avec la manip Principe du générateur Dans cette expérience, les aimants rouges produisent un champ magnétique assez fort. Si vous donnez à la bobine de fil de cuivre un mouvement de va et vient, des charges (les électrons libres) sont déplacées dans le conducteur électrique et un courant circule alors. Que devez vous faire pour que l'ampoule brille nettement? _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Sur le même principe, on produit le courant électrique dans les centrales électriques et dans votre „dynamo“ ou génératrice de vélo. Sur ce même thème, voyez aussi la manipulation Principe du moteur Ici il s'agit encore d'un phénomène où interviennent simultanément un fort champ magnétique, un courant électrique et un mouvement. Où devez-vous toucher le disque de cuivre avec le câble pour que le „moteur“ tourne? _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Un moteur électrique peut souvent être utilisé en générateur - avec la différence qu'en générateur, champ magnétique et mouvement produisent un courant et qu'en moteur, champ magnétique et courant produisent un mouvement! Champ magnétique + Mouvement Æ Courant Champ magnétique + Courant Æ Mouvement Feuilles de travail MAGNÉTISME page 8 Induction et courants induits (suite) Courants induits (ou de Foucault) Le plus lent, le meilleur conducteur Il existe des matériaux magnétiques et des non-magnétiques. Le fer, le nickel et quelques autres sont magnétiques. Le bois et le plastique ne le sont pas. Qu'en est-il de l'aluminium et du cuivre? Essayez par exemple avec la manip Aimant volant si ces matériaux sont attirés par un aimant. Laissez tomber les anneaux aimantés le long des différentes barres. Sur quelle barre la chute est-elle la plus lente? Donnez un classement du freinage du plus fort au plus faible. Est-ce que l'aluminium et le cuivre sont: attiré non attiré par un aimant? – Marquez d'une croix. Un champ magnétique en mouvement agit sur les matériaux bon conducteurs, comme l'aluminium et le cuivre. Un champ magnétique et un mouvement peuvent créer un générateur de courant électrique (induction). Mais ce courant électrique produit, lui aussi, à son tour un champ magnétique! Avec l'expérience suivante, vous pouvez examiner de plus près ce phénomène. Voir les expériences sur les Courants de Foucault I et II 1. 2. 3. 4. 5. 6. ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ ___________________________ Plus un matériau est conducteur de l'électricité, plus leurs charges (électrons libres) peuvent être déplacées facilement par un champ magnétique. On parle alors de courants induits. Ces courants induits créent à leur tour un champ magnétique qui s'oppose au champ magnétique d'origine. Ainsi, ils s'opposent l'un à l'autre. C'est pour cette raison que l'anneau est freiné dans sa chute. Ce principe a de nombreuses applications techniques: freinage électrique (frein de Foucault) des locomotives ou mesure de vitesse avec un tachymètre. Feuilles de travail MAGNÉTISME page 9 Définitions (lexique) Aimants élémentaires Domaines de Weiss Les aimants élémentaires sont une représentation pour expliquer le magnétisme d'un matériau (ferromagnétique). Les atomes sont assimilés à de petits dipôles qui peuvent se disposer parallèlement dans les domaines de Weiss. Lors de l'influence d'un champ magnétique extérieur, tous les dipôles s'alignent peu à peu dans la même direction. Weiss (1865-1940) décrivait en 1908 les domaines où les aimants élémentaires (les dipôles atomiques) se disposent parallèlement déjà à l'état non-magnétisé de la matière dans de petits domaines. On peut visualiser cet état à l'aide de lumière polarisée et d'un oxyde de métal extrêmement mince dans une couche de cristal. Suivant leur direction de magnétisation, les domaines observables dans le microscope sont soit clairs, soit sombres. Avec l'aimantation, tous les domaines s'alignent parallèlement et donnent ainsi une image d'une couleur de plus en plus uniforme. Aimant permanent Un aimant permanent est un métal ou un alliage métallique qui garde longtemps les qualités magnétiques après sa magnétisation. Les matériaux ayant cette propriété sont dits ferromagnétiques. C'est le contraire d'un électroaimant. Champ magnétique La zone d'influence des aimants permanents ou des électroaimants est appelée le champ magnétique. Courants induits (ou de Foucault) Non magnétisé Un champ magnétique variable produit un courant par induction dans un conducteur. On parle de courant induit si le circuit est fermé, et de tension d'induction aux bornes d'un circuit ouvert. Effet Barkhausen Dipôle Un aimant possède fondamentalement deux (= di) pôles, un pôle Nord et un pôle Sud. Ceuxci sont la conséquence de l'alignement parallèle des aimants élémentaires qui sont, eux aussi, des dipôles. La recherche d'un pôle magnétique unique c.-à-d. d'un monopôle s'effectue vainement depuis de nombreuses années. Magnétisé Lors de la magnétisation d'une matière ferromagnétique, les directions des différents domaines de Weiss s'alignent sur le champ magnétique. Cela produit une tension d'induction qui peut être perçue à l'aide d'un haut-parleur sous forme de signaux acoustiques. Ainsi, le crépitement audible (le "cri" de l'aimant) est une confirmation de l'alignement des domaines de Weiss. Electromagnétisme Un conducteur parcouru par un courant produit aussi un champ magnétique comme les aimants permanents. Ainsi, par exemple, une bobine de fil de cuivre parcouru par un courant produit dans son voisinage un champ magnétique semblable à celui d'un aimant droit. Quand on casse un aimant, on obtient toujours un aimant avec ses deux pôles : un Nord et un Sud Feuilles de travail MAGNÉTISME page 10 Définitions (lexique) (suite) Ferromagnétisme Induction On caractérise de ferromagnétiques, des matériaux qui possèdent en raison de leurs données atomiques des domaines de Weiss et qui sont en mesure de garder leur propre champ magnétique après la suppression d'un champ magnétique extérieur. Ce champ magnétique peut être plus ou moins fort. Des matériaux qui montrent ces qualités sont, par exemple: fer, nickel, cobalt, certains lanthanides et alliages de ceux-ci. En déplaçant un champ magnétique par rapport à un conducteur électrique (ou vice versa), on crée alors un champ électrique qui agit sur les charges (les électrons libres). Si le circuit est fermé, un courant peut circuler. C'est Michael Faraday qui a découvert cet effet en 1831: d'autres expérimentations sont possibles, avec la manip Comment le courant apparaît. Force de Lorentz Cette force agit sur les électrons en mouvement dans le champ magnétique, perpendiculairement à la direction de champ magnétique et mouvement des électrons. La direction de la Force de Lorentz est résumée par la règle de la main droite ou la règle du trièdre direct. Lignes de champ Les lignes de champ sont un artifice pour représenter un champ magnétique dans l'espace. Les lignes de champ se resserrent si le champ est plus fort ou au voisinage des pôles. Les lignes de champ magnétique sont bouclées sur ellesmêmes et ne se croisent jamais. Magnétisation Force Champ Intensité Règle du trièdre direct : Intensité, Champ magnétique et Force sont perpendiculaires entre eux. (Règle des trois doigts de la main droite) La force de Lorentz est à l'origine du moteur électrique : dans un moteur électrique, un champ magnétique et un courant électrique peuvent donner un travail mécanique. Générateur C'est un appareil avec lequel on peut produire du courant électrique. Dans tous, un champ magnétique et un conducteur électrique (le plus souvent une bobine) sont déplacés l'un par rapport à l'autre. Ainsi, un champ électrique est induit dans le conducteur et si le circuit est fermé, un courant peut circuler. Exemples : la dynamo, le générateur pendulaire (démonstration de haute tension). Le premier générateur a été construit par Werner von Siemens en 1866. En raison de particularités à l'échelle atomique, certains éléments ou leurs alliages peuvent être magnétisés durablement. Voir aussi sous Ferromagnétisme. Après la suppression du champ magnétique extérieur, l'intensité du champ magnétique rémanent dépend de la matière. Point de Curie L'alignement des aimants élémentaires, (c.-à-d. les domaines de Weiss) disparaît au-dessus d'une certaine température (caractéristique de la matière). L'échantillon retrouve ses domaines de Weiss, non-alignés, après refroidissement immédiat. La substance ferromagnétique redevient magnétisable. Pôle magnétique C'est la zone d'un aimant où les lignes de champ sont resserrées en sortant d'un Pôle Nord ou en rentrant par un Pôle Sud. Feuilles de travail MAGNÉTISME page 11 Réponses Aimants permanents Types d'aimants Certains matériaux peuvent même devenir des aimants sous l'influence d'un champ magnétique. Le fer, le cobalt et le nickel ainsi que certains Lanthanides ont cette propriété. C'est aussi valable pour les alliages de ces métaux. On appelle cette qualité qui a son origine au niveau atomique, le ferromagnétisme. Barreau aimanté Pastilles aimantées Aimant en U Anneau aimanté Capsules magnétique Couplages magnétiques Des aimants possèdent un pôle Nord et un pôle Sud dans chaque cas. Si vous approchez deux aimants l'un de l'autre, ils peuvent s'attirer ou se repousser. Il y a attraction en présence de deux pôles différents, répulsion au contraire avec deux pôles identiques. Dans une „chaîne“ d'aimants, on rencontre une suite de pôles différents. L'utilisation des aimants permanents dans la vie courante est très fréquente. Voici quelques exemples: • • • • • • Fermeture des armoires Accrochage des wagons de train miniature Punaises magnétiques de tableau blanc Jeu de pêche à la ligne Production de micro-ondes Boite de trombones de bureau Laboratoire du magnétisme De l'aluminium aux alliages d'acier, la propriété d'être magnétisé augmente nettement. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Aluminium Fer Acier Nickel Acier au Chrome Vanadium Alliages d'acier D'autres matières comme le cuivre ou l'aluminium peuvent aussi produire temporairement un champ magnétique dans des circonstances déterminées. Cette propriété s'appelle le paramagnétisme. Des matières qui s'opposent au champ magnétique sont dites diamagnétiques, par exemple, le bismuth et le dioxygène liquide. Comment pouvez-vous démagnétiser des aimants permanents ? Un morceau de fer devient magnétique quand les petits aimants élémentaires, contenus dans la matière distribués au hasard, s'alignent en présence d'un champ magnétique extérieur et gardent cette orientation même après la disparition de ce champ magnétique extérieur. On appelle ces arrangements les domaines de Weiss. Pour détruire des aimants, vous devez détruire ces domaines de Weiss: c'est-à-dire redistribuer au hasard ces aimants élémentaires dans la matière. Une autre possibilité de retrouver ce désordre consiste à chauffer un aimant jusqu'à atteindre le point de Curie, température caractéristique de la matière où les domaines de Weiss sont détruits. Cf. la manip Le point de Curie. Une autre possibilité est de les soumettre à un champ magnétique diminuant lentement. Cf. Le laboratoire du magnétisme. Beaucoup d'aimants peuvent perdre leur aimantation par des actions mécaniques comme des coups de marteau. (Prudence!) Feuilles de travail MAGNÉTISME page 12 Réponses (suite) Domaines de Weiss Si vous amenez des aimants à proximité de la mince couche d'oxyde de métal, les domaines de Weiss s'alignent au fur et à mesure dans ce nouveau champ magnétique Cela est rendu visible par modification de la polarisation lumineuse (Effet Faraday); tous les domaines seront de plus en plus blancs ou noirs. ne commencent pas à un endroit pour finir à un autre : ce sont des lignes fermées. Cf Les cercles de champ magnétique . La disposition des pièces de métal correspond aux lignes de champ. Dans cette expérience, vous pouvez remarquer qu'une pièce de métal attirée par l'aimant devient elle-même un aimant et est capable d'attirer une autre pièce. Cet effet diminue au fur et à mesure que vous vous éloignez d'un des pôles de l'aimant en U. Électromagnétisme Non magnétisé Magnétisé Que se passe-t-il si vous cassez un aimant ? Les courants électriques et par conséquence les champs magnétiques sont présents partout. Quelques exemples: ordinateur, écouteurs, cerveau, montres à quartz, téléphone (y compris les cellulaires), radio, télévision, lampes, ascenseur, etc. Cercles du champ magnétique Si vous cassez un aimant, vous obtenez toujours des aimants complets avec un pôle nord et un pôle sud Cela devient évident: les gros aimants sont constitués d'une infinité de petits aimants tous parallèles. La recherche d'un pôle magnétique unique c.-à-d. d'un monopôle s'effectue vainement depuis de nombreuses années. En l'absence de courant, les aiguilles aimantées des boussoles s'orientent dans le champ magnétique terrestre beaucoup plus faible; les extrémités rouges indiquent le nord. (Elles indiquent la direction du pôle Nord géographique qui est, cependant, un pôle sud magnétique.). En présence de courant, les aiguilles aimantées des boussoles s'organisent alors avec le nouveau champ magnétique qui apparaît. Effet de Barkhausen Avec l'aluminium, aucun bruit n'est perceptible. L'aluminium n'étant pas ferromagnétique, il ne possède aucun domaine de Weiss. Ainsi, aucun réarrangement qui est source de tension n'est possible et aucun signal acoustique ne sera perçu. Lignes de champ et Jouer avec les aimants permanents Les lignes du champ magnétique sont un modèle pour représenter le champ magnétique dans l'espace. Elles correspondent aux lignes prolongées par la pensée entre des aiguilles de boussole qui s'alignent sur le champ magnétique. On voit bien dans l'expérience que les lignes de champ sont continues du pôle N au pôle S. Elles Les aiguilles de boussole décrivent des lignes de champ circulaires autour du conducteur. On peut résumer ceci avec la règle de la main droite. Le pouce de la main droite indique le sens du courant (celui de l'intensité), les doigts restants pliés de la main droite donnent alors la direction des lignes de champ magnétique. On comprend ainsi que les aiguilles de boussole se retournent avec l'inversion de sens du courant. Feuilles de travail MAGNÉTISME page 13 Réponses (suite) (Cercles du champ magnétique) Des lignes de champ magnétique ne commencent pas et ne finissent pas non plus à un endroit déterminé. Comme vous pouvez le voir dans cette expérience, les lignes de champ magnétique sont fermées, sans origine, sans source. Ceci est valable aussi pour des aimants permanents. Les lignes de champ magnétique sont orientés du pôle nord vers le pôle sud (pure convention) et sont bouclées à l'intérieur. Induction et courants induits Principe d'un générateur Si vous déplacez une bobine dans un champ magnétique ou vice-versa, vous induisez dans la bobine un champ électrique: un courant peut alors circuler c.-à-d. les charges électriques se déplacent. Vous pouvez vérifier qu'un courant circule en observant la petite ampoule de la manipulation: elle ferme le circuit en étant connecté aux extrémités du fil de la bobine. Pour que l'ampoule brille fortement, vous devez déplacer la bobine le plus vite possible dans le champ magnétique. Une autre observation illustre bien ce phénomène: la dynamo de votre vélo produit du courant sur le même principe. Si vous roulez doucement, la lumière obtenue est très faible et vacille. En augmentant votre vitesse, la lumière devient de plus en plus forte. Principe d'un moteur Si un courant circule dans un champ magnétique, il se crée une force (force de Lorentz) dans une direction bien déterminée: Force Champ Courant Conformément à la règle de la main droite, une force agit sur le disque perpendiculairement à la direction du courant. Pour un bon fonctionnement, vous devez faire contact avec le câble sur la roue de Barlow à proximité du pôle de l'aimant. Le courant peut alors circuler vers le centre. Les fentes dans le disque contraignent le courant à prendre le chemin le plus court. Courants induits (ou de Foucault) L'aluminium et le cuivre ne sont pas des matériaux magnétiques. Ainsi, ils ne sont pas attirés par un aimant. Mais des courants induits peuvent apparaître dans des matériaux bon conducteurs s'ils sont déplacés par rapport à un champ magnétique. Il y a alors déplacement de charges et un courant peut circuler. Celui-ci fait apparaître un nouveau champ magnétique induit qui compte tenu de la règle de Lorentz (règle de la main droite) va freiner la chute en s'opposant au champ magnétique d'origine. Le plus lent, le meilleur conducteur Les anneaux aimantés tous identiques se déplacent sur des barres de matière de conductibilité différente. Pour l'acier au chrome magnétique, vous n'observez pas de déplacement en raison de l'attraction magnétique. Pour les autres, les courants induits seront d'autant plus forts que le conducteur est meilleur. Ils produisent un champ magnétique opposé au champ magnétique d'origine. Selon la conductibilité, ce nouveau champ magnétique est plus ou moins fort. L'effet de freinage qui en résulte sera du plus fort au plus faible. 1. Acier au chrome (magnétisé, l'anneau reste adhéré) 2. Cuivre 3. Aluminium massif 4. Tube d'aluminium 5. Laiton 6. Acier au chrome (non-magnétisé) et PVC La règle de la main droite : L’intensité, le champ magnétique et la force sont perpendiculaires. fabmagnetismus.doc/18.2.2003/ms
