Eléments de magnétisme 1

Chap 1 :
Eléments de magnétisme
1 Les grandeurs magnétiques fondamentales:
- Champs et coefficients caractéristiques
- Différence de potentiel magnétique – force magnéto-motrice
- Flux magnétique
2 Lois physiques essentielles
- Théorème d’ampère
- Conservation du flux
3 Effets électromagnétiques
- Loi de Laplace
- Loi de Faraday
- Loi de Lenz
1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
Un « Champ magnétique » est un lieu où se manifestent des
phénomènes magnétiques.
Pour le caractériser, on attribue à chaque point de cet espace un vecteur
dit « Vecteur champ magnétique » ou « excitation magnétique » :
On le note : H
Son module se mesure en [A/m]
Les sources de champ sont appelées des « Aimants », ceux-ci peuvent
être « naturels » ou artificiels c.a.d. des « électroaimants »
Pour décrire la topologie du champ, on dessine des lignes de champs.
Une « ligne de champ » est une ligne imaginaire en tout point tangente
au champ.
Le « spectre » est l’ensemble des lignes de champ.
1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
Les aimants ont deux pôles: un Nord et un Sud qu’on ne peut dissocier
ce qui fait que le Champ magnétique est un champ axial
Les lignes de champs sont orientées du nord vers le sud
(à l’extérieur des aimants).
N
N
S
Spectre d’un aimant droit
S
Spectre d’un solénoïde
Pour trouver le sens des lignes de champ, on utilise la règle du tire-bouchon
1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
La matière réagit en présence d’un champ d’excitation H
Tous les matériaux ne réagissent pas de la même manière :
la conséquence de H est l’induction B
B0 = µ0h
Dans le vide
B se mesure en Tesla [T]
µ0 est la perméabilité du vide,
c’est une constante universelle qui vaut :
µ0 =4p10-7
Dans la matière
(SI)
B = µH = µ0 µrH
µ est la perméabilité absolue du matériau
µr est la perméabilité relative
1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales
La plus part des matériaux ne s’aimantent pas, ont dit qu’ils sont:
amagnétiques
µr = 1
µ ≈ µ0
Quelques matériaux s’aimantent (Le Fer, le Nickel, le Cobalt), on dit qu’ils
sont
ferromagnétiques
µr >>1
µ >> µ0
De plus la perméabilité n’est pas constante et on est obligé de fournir la
courbe de magnétisation.
C’est la courbe des variations de B en fonction de H
Courbe de magnétisation.
C’est la courbe des variations de B en fonction de H
B en (T)
Hystérésis
Coude de saturation
Première aimantation
Rémanent
Br
amagnétique
Cycle d’Hystérésis
Hc
Coercitif
H en (A/m)
Courbe de magnétisation.
C’est la courbe des variations de B en fonction de H
B en (T)
Matériau doux
Fer
Matériau dur
H en (A/m)
Circulation d’un vecteur le long
d’un parcours
H
H
dl
P
2
P1
C
P2
P
dl
C
1
dl
H
 
  H * dl
P2
U 12
P1

 (c)  H *dl
C
Lois générales
Théorème d’Ampère
C
i2
i1
i3
sens de la normale
à la surface
s’appuyant sur C
(règle du tirebouchon)
C
sens du
parcours
 
 (c)  H *dl 

C
ni
i
sens
de la
norma
sens
le
n
du
spi
parco
res urs
Flux d’un vecteur au
travers d’une surface
 (S )
 
  B * ds
S
n
B

d
s
S
 B*dsB*ds*cos B.cos ds
S
S
S
S
B
n
d
s
S
Lois générales
Conservation du flux
n
B
2
S1
S2 < S1
n
n
dS
B
B1
B2 > B1
1
tronçon de tube de champ
S surface fermée
(S) 

 
B*ds  0
S
Loi de Laplace
B
L

|F| = B.I.L.sin 
i
F
B

F 
dl
df
i


df 



i * dl  B
Loi de Laplace
B
L

|F| = B.I.L.sin 
i
F
B

F 
dl
df
i


df 



i * dl  B
Loi de Faraday
eBA
d
dt
B
-
n
B
i
A
B
A
eBA
+
v
A
l
N spires
section S
B
eBA
dx
orientation
du circuit
B
i1
r

11
12
N
B
B

n
A
l
1
22
i2
N
2
21
Loi de Lenz
B
Force due à i
B
R
-
F
v
vitesse de
déplacement
i
+
A
sens réel du courant
orientation
du circuit
i
+
A
R
eBA
B
-