Magnétisme - jm podvin

Magnétisme
I. Le champ magnétique
!"
Caractéristiques, mise en évidence
• Un champ magnétique est crée au voisinage d’un aimant ou d’un
circuit parcouru par un courant électrique.
• Le champ magnétique en un point est modélisé par le vecteur
champ magnétique 
→
→→
→
B ; et peut donc être caractérisé par une
direction, un sens et une valeur.
• Le sens et la direction du champ magnétique en un point sont
donnés par une petite aiguille aimantée.
La direction de l’aiguille est la même que celle
du champ magnétique en ce point et le sens de
→
B va du pôle sud au pôle nord de l’aiguille.
• On mesure la valeur B du champ magnétique →
B en tesla (T) avec
un teslamètre.
!"
Les spectres magnétiques
• On appelle une ligne de champ une courbe fermée en chaque
point de laquelle le vecteur champ magnétique →
B est tangent. Le
sens des lignes de champ indique le sens de →
B.
• En saupoudrant de la limaille de fer au voisinage d’un aimant, on
visualise l’ensemble des lignes de champ créées par l’aimant.
C’est le spectre magnétique de l’aimant.
Exemple :
Le spectre magnétique d’un aimant
droit.
!"
Champ magnétique uniforme
Dans certains cas, comme entre les bras d’un
aimant en U, le champ magnétique est
uniforme dans une région de l’espace, c’est-à-
dire qu’il a même direction, même sens et
même valeur en chaque point de cette région.
Les lignes de champ sont alors des droites
parallèles.
!"
Superposition de deux champs magnétiques
Si en un point de l’espace sont crées deux champs magnétiques → B1
et →
B2, le champ magnétique → B résultant est la somme vectorielle de
→
B1 et → B2 : 
→
→→
→
B = 
→
→→
→
B1 + 
→
→→
→
B2
II. Champ magnétique créé par un courant
!"
Champ créé par un courant rectiligne
Un fil est parcouru par un courant électrique
d’intensité I. Il crée alors un champ magnétique
→
B tel que :
• la direction de →
B est donnée par le plan
passant par les points O et M et étant
perpendiculaire au fil ;
• le sens de →
B est donné par l’observateur d’Ampère (couché sur
le fil, regardant le point M, le courant lui rentre par les pieds et lui
sort par la tête) ;
• le sens de →
B est donné par le bras gauche de l’observateur
d’Ampère ;
• la valeur de →
B est proportionnelle à l’intensité du courant :
B = k.I
!"
Champ créé par un
solénoïde
A l’intérieur du solénoïde, le
champ magnétique est uniforme.
• La direction de →
B est celle de l’axe du solénoïde.
• Son sens est donné par l’observateur d’Ampère regardant vers
l’intérieur du solénoïde.
• La valeur de →
B est B = µ
µµ
µO.n.I avec µO la perméabilité du vide
µO = 4π.10-7 S.I. n le nombre de spire par mètre (m-1) et I en
ampère (A).
III. Force électromagnétique
!"
Loi de Laplace
Un conducteur de longueur
L, parcouru par un courant
d’intensité I est placé dans
un champ magnétique
uniforme →
B faisant un angle
α
αα
α avec le conducteur. Le
conducteur subit une force
→
F appelée force de Laplace
telle que :
• la direction de →
Fest perpendiculaire au plan formé par → B et le
conducteur ;
• le sens de →
Fest donné par la règle de la main droite : l’index
(comme intensité) est dans le sens du courant et le majeur
(comme magnétique) est dans le sens de →
B. Le sens de → F est
alors donné par le sens du pouce ;
• la valeur de →
F est : F = I.L.B.sin α
αα
α
avec I en ampère (A), L en mètre (m), B en tesla (T).
IV. Couplage électromagnétique
Les forces de Laplace peuvent avoir un rôle
moteur. En faisant circuler un courant dans
un cadre conducteur comme indiqué sur le
schéma, l’orientation du champ magnétique
engendre des forces de Laplace qui
entraîne la rotation du cadre.
L’énergie électrique est convertie en
énergie mécanique. C’est le principe de
fonctionnement des moteurs électriques et
des haut-parleurs.
MemoPage.com SA © / Janvier 2003 / ISSN : en cours / Auteur : Emmanuel Parras
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