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Champ magnétique Comment créer un champ mag.? • définition du champ: espace où une force magnétique s‘exerce sur un aimant ou un objet en fer • créé par un aimant permanent (droit, en U, …) • aimant a toujours 2 pôles (S, N) – démonstration avec une aiguille aimantée • les pôles ne peuvent pas être isolés Comment le décrire? • vecteur champ magnétique B • vecteur B – direction de l‘aiguille aimanté, sens de son pôle sud vers son pôle nord • l‘unité tesla (T) • valeur mesurée par un teslamètre – principe ici • comment visualiser un champ magnétique? • aiguilles aimantées • limailles de fer • superposition des champs – B = SBi Champ magnétique terrestre • la Terre se comporte comme un aimant droite qui est incliné d‘environ 10° par rapport à l‘axe de la Terre • spèctre magnétique (source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_magn%C3%A9tique_terrestre) Champ magnétique terrestre • => lignes de champ ne sont parallèles à la surface • EXP: mesure du champ • composante verticale et horizontale; BH=20 mT • champ influencé par le Soleil - ici Champ cré par un courant él. I • EXP – aiguille aimanté à proximité d‘un fil rectiligne • elle est toujours perpendiculaire au fil! • lignes de champ et vidéo de l‘expérience • sens des lignes – règle de la main droite (pouce – sens du courant, doigts – sens des lignes de champ) Champ cré par un courant él. II • EXP – aiguille aimanté à proximité d‘une bobine (solénoïde) • lignes de champ • comment B dépend de i ? • EXP: On mesure simultanément B et i • résultat: B ~ i ! • valeur du champ à l‘intérieur B=m0Ni/l • m0 – perméabilité du vide(4px10-7 SI) Forces électromagnétiques I • • • • une bobine suspendue à un fil devant un aimant bobine est attirée (ou répoussée) on change le sens du courant – c‘est autrement on change les pôles de l‘aimant – c‘est autrement • => le sens de la force dépend du sens du champ magnétique et du sens du courant électrique Forces électromagnétiques II • • • • un fil rectiligne et un aimant en U force exerce vers l‘intérieur ou vers l‘extérieur on change le sens du courant – c‘est autrement on change les pôles de l‘aimant – c‘est autrement • => le sens de la force dépend du sens du champ magnétique et du sens du courant électrique • règle de la main gauche ou de trois doigts de la main droite • valeur: F = Bilsina Applications pratiques • haut-parleur • moteur électrique Le haut-parleur électrodynamique • il est constitudé de: • un aimant (créé un champ mag. radial) • une bobine parcourue par un courant él. qui est placé sur l‘aimant et qui peut vibrer • une membrane fixée sur la bobine • schéma (source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Haut-parleur) Le haut-parleur électrodynamique • principe de fonctionnement • courant alternatif passe par la bobine => ses pôles magnétiques varient => elle est alternativement attirée et repoussée par l‘aimant => la membrane fixée à la bobine vibre => comme chaque corps qui vibre, elle produit le son • EXP: modèle d‘un haut parleur: une bobine suspendue sur un ressort placé dans un champ magnétique de l‘aimant permanent Moteur électrique à courant continue • est constitué de: • un stator – aimant ou électroaimant – qui crée un champ magnétique • un rotor – bobine – qui tourne dans ce champ • un commutateur qui change le sens du courant dans la bobine Moteur électrique à courant continue • schéma (source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A9lectrique) • principe de fonctionnement – un applet Couplage électromécanique • • • • • • • • • • moteur x générateur la même composition: stator, rotor on fait tourner par le rotor => une tension apparaît aux bornes du stator => générateur un courant traverse le rotor => il tourne => moteur conversion de l‘énergie mécanique en énergie électrique et réciproquement haut-parleur x microphone la même composition: aimant, bobine un courant traverse la bobine => elle vibre => production du son => hautparleur une onde sonore arrive sur la membrane (bobine) => la bobine vibre => une tension apparaît à ses bornes (induction électromagnétique) => microphone conversion de l‘énergie mécanique (onde sonore) en énergie électrique et réciproquement
