Le champ magnétique

LE CHAMP MAGNÉTIQUE
I Notion de champ magnétique
II Champ magnétique crée par des aimants
III Champ magnétique crée par des courants
IV Champ magnétique terrestre
V Le champ magnétique et ses applications
I Notion de champ magnétique
1. Sources de champ magnétique
Activité :
 A l’aide d’une aiguille aimantée (boussole) et
du matériel présent, déterminer une série de
sources de champs magnétiques.
 Schématiser les expériences en indiquant
bien les positions des pôles magnétiques.
 Schématiser l’expérience d’Oersted.
Conclusions :
 Une aiguille aimantée permet de déceler un champ
magnétique.
 Un aimant droit ou une aiguille aimantée
possèdent deux pôles, l’un appelé pôle nord, l’autre
pôle sud.
Remarque :
 Deux pôles nord ou deux pôles sud de 2 aimants
différents se repoussent, alors que les pôles sud et
nord s’attirent.
Sources de champs magnétiques :
 Les aimants.
 La Terre.
 Les conducteurs parcourus par un courant électrique.
2. Le vecteur champ magnétique
 Le champ magnétique, B, est une grandeur
vectorielle.
Caractéristiques du vecteur B :
Direction :
 Celle que prend l’aiguille aimantée.
Sens :
Du centre vers le pôle nord de l’aiguille.
Valeur :
 Le champ magnétique se mesure en Tesla (T)
à l’aide d’un teslamètre.
 Le vecteur B est représenté en un point de
l’espace.
II Champ magnétique crée par
des aimants.
1. L’aimant droit
Activité expérimentale :
 Faire un schéma de l’expérience faite au
rétroprojecteur.
 Faire un schéma annoté de la figure observée sur
l’écran.
 Représenter quelques boussoles et vecteurs
champs magnétiques au voisinage de l’aimant.
 Comment s’appelle cette figure ? De quoi est elle
composée ?
 Le champ mis en évidence est-il uniforme ou
pas ?
Spectre magnétique de l’aimant droit
 On visualise le spectre magnétique à l’aide de la limaille
de fer.
 Il est composé de lignes lignes de champs orientées du
nord vers le sud.
 Les vecteurs B sont tangents aux lignes de champs.
 Le champ n’est pas uniforme : les vecteurs B ne sont
pas tous identiques.
2. L’aimant en U
Activité expérimentale :
 Faire un schéma de l’expérience faite au
rétroprojecteur.
 Faire un schéma annoté de la figure observée
sur l’écran.
 Représenter quelques boussoles et vecteurs
champs magnétiques au voisinage de l’aimant.
 Comment s’appelle cette figure ? De quoi est
elle composée ?
 Le champ mis en évidence est-il uniforme ou
pas ?
3. Superposition de champs
magnétiques
Activité expérimentale:
 Placer la boussole au voisinage de deux
aimants.
 Comment s’oriente-t-elle?
 Que peut-ont dire des champs magnétiques
des deux aimants?
3. Superposition de champs
magnétiques
 Le champ résultant B de deux champs
magnétique B1 et B2 est leur somme
vectorielle.
𝐵 = 𝐵1 + 𝐵2
III Champ magnétique créé
par un courant.
1. Expérience d’Oersted
 Une aiguille aimantée, placée au voisinage un
circuit électrique change d’orientation.
 Tout conducteur parcouru par un courant crée
un champ magnétique.
 Les lignes de champ sont des cercles centrés
sur le fil.
 Leur sens dépend du sens du courant.
 La valeur du champ magnétique est
proportionnelle à l’intensité du courant.
2. Champ créé par un solénoïde
 Activité expérimentale : Solénoïde et limaille de
fer.
 Faire le schéma de l’expérience réalisée au
rétroprojecteur.
 Représenter les lignes de champ.
 Qu’est-ce qu’un solénoïde?
 Que peut-on dire du champ magnétique à
l’intérieur d’un solénoïde alimenté par un
courant électrique?
 De quel aimant le solénoïde se rapproche-t-il?
Champ magnétique à
l’intérieur d’un solénoïde
 Un solénoïde est constituée par un
enroulement en hélice, régulier, de spires de
fil conducteur dont la longueur est très
supérieure au diamètre.
 A l ’intérieur du solénoïde, le champ
magnétique est uniforme.
 Un solénoïde parcouru par un courant crée un
champ magnétique analogue à celui d’un
aimant droit.
 L’orientation des lignes de champ à l’intérieur
est donnée par la règle du bonhomme
d’ampère ou du tire-bouchon. Elle permet de
définir les faces nord et sud.
Valeur du champ magnétique à
l’intérieur d’un solénoïde
 Voir TP
𝜇0 𝑁𝐼
B=
𝑙
 0 = 1,256 10-6 S.I – C’est une constante, la
perméabilité du vide.
 N : nombre de spires du solénoïde (sans unité).
 I : Intensité électrique en ampères.
 l : Longueur du solénoïde en mètres.
IV Champ magnétique terrestre
IV Champ magnétique terrestre
 La Terre se comporte comme un grand dipôle
magnétique.
 Son pôle sud est approximativement au pôle
nord géographique (ce qui explique que le pôle
nord d’une aiguille aimantée soit dirigé vers
lui.).
Remarque : Le pôle sud magnétique est
improprement appelé « nord magnétique » sur
les cartes géographiques.
 Le champ magnétique à la surface de la terre
n’est pas purement horizontal.
 Il se décompose en une composante
horizontale, Bh et une composante verticale Bv.
𝐵𝑇 = 𝐵ℎ + 𝐵𝑣





A notre échelle, il est considéré comme
uniforme.
Valeur : BT = 4.7 10-5 T.
Sens : approximativement vers le nord
géographique (pôle sud de « l’aimant
Terre » appelé « nord magnétique »).
Direction : droite faisant un angle î avec
l’horizontale (î est l’inclinaison).
La valeur de la composante horizontale du
champ magnétique est Bh = 2.10-5 T.
V Le champ magnétique et ses
applications
1. L’IRM
 Voir activité.
2. Plaques à induction
 Un champ magnétique variable permet de
créer des courants électriques par induction
dans un conducteur.
 Le passage du courant électrique échauffe le
conducteur par effet Joule.
3. Les électroaimants
 Un électroaimant est constitué par une
bobine associée à un matériau
ferromagnétique.
 Lorsqu’il est alimenté, l’électroaimant crée
un champ magnétique attirant les pièces
contenant du fer ou du nickel.
4. Le stockage de l’information
 Le champ magnétique est employé pour
stocker les informations, de manière
numérique, dans les disques durs.
 La tête de lecture/ écriture permet de
déterminer le champ magnétique généré par
une zone du disque.
 La polarité nord/sud permet de stocker
l’information binaire 0/1.
FIN