TP 1 - Champ magnétique - Physique

Thème 2 : Comprendre
Chapitre 6
TP 1 - Champ magnétique
I - Champ magnétique créé par un aimant
1- Cocher la ou les bonnes réponses :
1- Pourquoi lorsque l'on écarte l'aiguille d'une boussole (aiguille aimantée) de sa position d'équilibre, elle revient à
sa position initiale ?
□ à cause de la force de rappel exercée par l'axe servant de pivot sur lequel est montée l'aiguille
□ à cause du champ magnétique de la Terre
□ à cause des forces de van der Waals exercées entre les molécules de l'aiguille et de l'axe servant de pivot
□ à cause de la force gravitationnelle exercée par la Terre
□ à cause de l'interaction forte
2- Si l'on prend deux aimants et qu'on les rapproche l'un de l'autre
□ ils se repoussent
□ ils s'attirent
□ rien ne se passe
□ ça dépend de l'orientation des aimants
3- Pour mesurer l'intensité d'un champ magnétique on peut utiliser
□ un champimètre
□ une sonde à effet Hall
□ un teslamètre
2- Cartographier le champ magnétique créé par un aimant droit sur la feuille qui vous a été distribuée à cet effet.
3- On dit que l'expérience avec la limaille de fer permettent de représenter les lignes de champ magnétique. D'après
vous, qu'est-ce qu'une ligne de champ ?
4- Sur une feuille vierge, cartographier le champ magnétique créé par un aimant en U.
5- Faire des mesures de l'intensité du champ magnétique créé dans l'entrefer.
6- Quels sont les deux éléments qui permettent d'affirmer que le champ magnétique créé dans l'entrefer est uniforme ?
Bilan
 Au voisinage d'un aimant, le pôle nord de la boussole pointe vers le pôle
de l'aimant.
 Plus on s'éloigne de l'aimant, plus l'intensité du champ magnétique
, on introduit le concept de ligne de champ. Une ligne de champ
 Pour les champs de type
aux vecteurs champs magnétique. Cette ligne est
magnétique est formée par la courbe
orientée dans le
que le champ magnétique.
 Les lignes de champ magnétique créé par un aimant émergent du pôle
et forment des boucles
de l'aimant.
qui rentrent dans l'aimant par le pôle
II - Les aimants ne sont pas les seules sources de champ magnétique
Sur physiquechimix.free.fr, visionner la vidéo répertoriée dans la rubrique TP du paragraphe sur le champ magnétique.
7- Quelle autre source de champ magnétique est mise en évidence dans cette vidéo ?
Lancer l'animation répertoriée dans la rubrique TP du paragraphe TP sur physiquechimix,
8- Que permet-elle de visualiser ?
9- Comment varie l'intensité du champ magnétique lorsqu'on s'éloigne de la source de champ ?
10- Caractériser lees lignes de champ
c
du chhamp magnéttique créé paar un fil traveersé par un coourant.
11- Laa plupart dees sources de
d champ magnétique
m
u
utilisées
danss l'industrie (par exempple pour fab
briquer les champs
c
m
magnétiques
i
intenses
utilisés dans les appareils d'IIRM) sont dees "électroaimants". Pouurquoi à votree avis a-t-on choisi
ceette terminoloogie ?
III - Dynamo
D
terrrestre
Une aiguille
a
aimaantée s'oriennte spontanéément du faiit de l'existeence d'un chhamp
magnéétique terrestre. Pour repprésenter la source
s
du chhamp magnéétique terrestrre on
dessinne parfois unn aimant quui serait positionné au centre
c
de la Terre et doont la
direction serait inclinée d''une dizainee de degréés par rap
pport aux pôles
p
géographiques (vvoir illustratiion ci-contree). Selon ceette représen
ntation, ce qu'on
q
appellle communéément le "pôôle nord maagnétique", celui vers lequel
l
pointte les
aiguilles des boussoles, coïnciide avec le pôle sud de l'aimant qui serait au centtre de
la Terrre.
Cette représentatioon de la souurce du cham
mp magnétiquue terrestre par un aimaant ne
permeet cependantt pas de moddéliser le phhénomène phhysique à l'o
origine du chhamp
magnéétique de la Terre.
T
On peense en effet aujourd'hui que le cham
mp magnétiquue terrestre esst dû à des courants électtriques
et qu'iil est créé paar les mouvem
ments convectifs de matéériau conduccteur fondu (eessentiellem
ment du fer) situé à l'intériieur du
noyauu externe, daans les profo
fondeurs de la Terre. Lee moteur dee ces mouveements de fluuide conduccteurs est exxpliqué
notam
mment par la différence de températurre entre le haaut et le bas du
d noyau extterne1.
La dirrection du chhamp magnéttique terrestrre n'est pas constante
c
au cours du tem
mps. Depuis le début du XXème
X
sièclle on a
récolté des donnéées expérimeentales monttrant que le champ mag
gnétique terreestre subit ddes inversion
ns qui sembllent se
produuire de manièère chaotiquee2. La dernièère en date reemonte à env
viron 790 0000 ans3. On eexplique ces inversions par
p des
perturrbations des mouvements
m
s convectifs du
d fluide connducteur du noyau.
n
1
Sourcce : Article du site planetTerre sur la convecction du noyau : http://planet--terre.ens-lyon.ffr/article/convection-du-noyau
u.xml - consulttation le
09/02/22014
2
Sourcce : Pietryk G. (2007)
(
Panoram
ma de la physiquue. Le noyau et le champ magn
nétique p. 236-2237. Paris : édittions Belin
3
Sourcce : Dossier de presse
p
réalisé par le CEA : Maagnétisme de la Terre et du Solleil (2007)
12- Enn vous appuyyant sur la prremière partiie du TP, exppliquer pourquoi l'aimannt que l'on repprésente au centre
c
de la Terre
T
a
unn Sud qui pointe dans une direction proche
p
du Noord géograph
hique.