magnetostatique

MAGNETOSTATIQUE
Généralités
La magnétostatique étudie les effets magnétiques indépendant du temps
Interaction magnétique
Interaction à distance
attraction
déviation
limaille de fer
particules électriques en mouvement
Sources magnétiques
Aimants
naturels
Conducteur
parcouru par un courant
artificiels
solides ferromagnétiques
• Fe, Co, Mn
• leurs oxydes; la magnétite : Fe3O4
• alliages du Fe, Co, Ni
Expérience d’Oersted
(1820)
Expérience d’Oersted
I
L ’aiguille tend à se placer perpendiculairement au fil
I
La déviation de l ’aiguille s ’inverse
Le magnétisme est une manifestation des charges électriques en mouvement.
Nord
Sud
Pôle Sud
Pôle Nord
Le pôle nord
’unaimant
aimantest
estl l’extrémité
’extrémitéqui
quisesedirige
dirigevers
verslelepôle
pôlesud
nord
magnétique
sud dd’un
magnétique
Action d’un aimant sur un aimant
Deux pôles de nature différente s’attirent
Deux pôles de même nature se repoussent
Expérience de l’aimant brisé
On ne peut pas isoler les pôles magnétiques
Les pôles magnétiques vont toujours par paires
Chaque atome est un petit aimant
Vecteur champ magnétique
Une source magnétique modifie certaines propriétés de l ’espace environnant
On dit que cet espace est le siège d’un champ magnétique
Ce champ est décrit par un vecteur dit vecteur champ magnétique
Il est noté B
Représentation du vecteur champ magnétique
direction
Aiguille aimantée
sens Aiguille orientée Sud - Nord
unité
• Système International 
• Système CGS

S
B
Tesla (T)
Gauss (G)
1G = 10-4 T
Spectre magnétique - Lignes de champ
Les lignes de champ permettent de visualiser le champ magnétique
Définition
• lignes tangentes en chacun de ses points au vecteur B
B
• orientées dans le sens de B
• si le champ est uniforme les lignes sont parallèles
• quand le champ augmente les lignes se resserrent
• deux lignes de champ ne peuvent se couper
B
Règle du Bonhomme d ’Ampère
Sens I
B
point M
Solénoïde
S
Bobine plate
S
Fil rectiligne
I
d
B
Force magnétique - Force de Lorentz
Une particule
– de charge q
– de vitesse v
– dans un champ magnétique B
est soumise à une force dite de Lorentz telle que
F  q.v  B
direction
 
F  qv, B
sens
q.v, B, F
forment un trièdre direct
norme
F  q .v.B. sin( q v, B)
Règles d’orientation
trois doigts de la
main droite
F  q.v  B
Produit
vectoriel
1e vecteur
Bonhomme
d’Ampère
1er vecteur
1er vecteur
q.v
q.v
2e vecteur
tire bouchon
de Maxwell
Produit progression
vectoriel
F  q.v  B
2e vecteur
B
B
Produit
vectoriel
F  q.v  B
Produit
vectoriel
2e
vecteur
B
F  q.v  B
2e vecteur
1er vecteur
q.v
Force de Laplace
Un élément de longueur dl
orienté dans le sens du courant qui le traverse
placé dans le champ B
Soit dQ la charge totale des électrons libres contenus dans dl
dl
B
I
la force magnétique totale s’exerçant sur l’ensemble des électrons dans dl
dF  dQ.v  B
dQ
déf Intensité du courant I 
dt
dF  I.dt.v  B
dl
dF  I.dt.  B
dt
Force de Laplace s ’exerçant sur l ’élément de courant dl
direction
 
dF  dl, B
dl
v
dt
sens
dl, B, dF
forment un trièdre direct
dF  I.dl  B
norme
dF  I.dl.B. sin( dl, B)
Loi de Biot et Savart
Soit un conducteur
Soit un élément infiniment petit dl parcouru par un courant I
Le vecteur dl est orienté dans le sens de I
dl
Soit P le point milieu de dl
Le champ magnétique créé par l’élément de courant
I.dl au point M à la distance PM = r s ’écrit
0
r
dB 
I.dl  3
4
r
direction
 
dB  dl, r
P
r
I
M
0 perméabilité magnétique du vide
0 = 4.10-7 uSI
sens
norme
dl, r, dB
 0 I.dl. sin( dl, r )
dB 
4
r2
forment un trièdre direct