B h - chimphys
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LE CHAMP MAGNETIQUE 1 Mise en évidence du champ magnétique • Exemples de champ magnétique exercé par : la terre, un aimant, un fil traversé par un courant • Le vecteur champ magnétique • Les lignes de champ : cas d’un aimant 2 Son origine 3 L’intensité d’un champ magnétique • Mesure de la norme du vecteur : exemples de champ magnétique créé par un aimant droit ou en U par un électroaimant • Quelques ordres de grandeur mise en évidence du champ.... Utilisation d’une boussole : petite aiguille aimantée libre de se mouvoir ( aimant permanent ) La boussole indique le nord magnétique et donne la direction et le sens du champ magnétique : * exercé par la terre ( partie vue un peu plus loin ) en absence de tous champ magnétique plus intense * exercé par un aimant . * exercé par un fil traversé par un courant ( détaillé dans un prochain cours) cas du champ magnétique terrestre.... Une boussole indique le Nord : Nord Sud Bh direction et sens de la composante horizontale Bh du champ magnétique terrestre Quelque soit la position initiale de l’aiguille, celle ci détecte ce qu’on appelle un champ magnétique et subit des actions mécaniques . cas du champ magnétique créé par un aimant Nord Nord Sud Sud B B B Le pôle Nord d’un aimant est toujours attiré par le pôle Sud d’un autre Un champ magnétique est dirigé du Sud vers le Nord ( à l’intérieur d’un aimant ) cas du champ magnétique créé par le passage d’un courant dans un fil Direction initiale indiquée par l’aiguille : celle du champ magnétique terrestre I = 0A Sud Nord I de l’ordre de 1 A Sud B Nord Le vecteur champ magnétique exercé en un point de l’espace par … sur … Nord B Sud A Un champ magnétique en un point de l’espace est symbolisé par un vecteur caractérisé par : Un point d’application (ici A) Une direction : celle de l’aiguille Un sens : du Sud vers le Nord (de la boussole) Une intensité ou norme : exprimée en Tesla ( T ) S’il existe plusieurs champs magnétiques : somme vectorielle des champs au point considéré Les lignes de champ magnétique créé par un aimant droit puis en U Tablette Pierron : petits morceaux de fer dans cavité circulaire qui s’orientent par influence dans la direction et le sens de la composante horizontale du champ magnétique créé par l’aimant Cas d’un aimant droit Le vecteur champ magnétique est tangent à une ligne de champ. Les lignes de champs se referment sur elles mêmes et existent dans l’espace à 3 dimensions. Remarque : Séparation de 2 aimants : on ne peut séparer 2 pôles, on se retrouve avec 2 aimants. Son origine... * Les dipôles ( un pôle Nord et un pôle Sud ) sont présents dans tous les métaux : 2 catégories Les paramagnétiques : lorsqu'un champ magnétique extérieur est appliqué, les divers moments (ou dipôles) magnétiques présents dans l'atome s'alignent dans la direction du champ. Cependant, en l'absence d'un champ extérieur, l'échantillon n'a pas de moment macroscopique global car, les moments élémentaires étant orientés au hasard, le moment résultant est nul. Aimants non permanents Les ferromagnétisme : même chose que pour les paramagnétiques mais lorsque l’action du champ extérieur cesse , si celui-ci a dépassé une certaine valeur alors les moments élémentaires restent orientés suivant la direction du champ précédent, ils sont parallèles entre eux. Ici, l'aimantation reste présente ( existence d’un champ rémanent ) même sans un champ excitateur. Les métaux ferromagnétiques courants sont le fer (Fe), le cobalt (Co) et le nickel (Ni). On peut ainsi obtenir des Aimants permanents * les mouvements de charges ex électrons se déplaçant L’intensité du champ magnétique : mesure Utilisation d’un Teslamètre : 5 mn de « chauffe » d Sud Bh Teslamètre Nord Bh X>0 X=0 Bh Bh Bh Bh Bh Sud B h : le champ magnétique est dirigé du Sud vers le Nord à l’ intérieur d’un aimant Bh B h : le champ magnétique est dirigé du Nord vers le Sud à l’extérieur d’un aimant puisque les lignes de champ se referment sur elles mêmes. L’intensité du champ magnétique Variation du champ magnétique mesuré suivant la direction d’un aimant droit à l’extérieur de celui ci B ( mT ) 2,5 champ magnétique mesuré suivant la direction d'un aimant droit en fonction de la distance séparant le Teslamètre du pôle le plus proche 2 1,5 1 0,5 d ( cm ) 0 0 5 10 15 20 25 L’intensité du champ magnétique Variation du champ magnétique mesuré suivant la l’axe de symétrie d’un aimant en forme de U champ magnétique mesuré suivant la direction de l'axe de symétrie d'un aimant en U en fonction de la distance séparant le Teslamètre 20 B ( mT ) 16 12 intérieur de l'aimant extérieur de l'aimant 8 4 x ( cm ) 0 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 Les lignes de champ magnétique créé par une bobine traversée par un courant Spectre de champ obtenu avec de la poudre de fer : les petits morceaux de fer s’orientent par influence dans la direction et le sens de la composante horizontale du champ magnétique créé par l’aimant A E Les lignes de champ magnétique créé par une bobine traversée par un courant Sonde du Teslamètre A E Les lignes de champs sont similaires à celles crées par un aimant : on parle d’électroaimant. Remarque : Les paramètres dont dépend la valeur de l’intensité du champ magnétique B seront vus dans un prochain TP Quelques ordres de grandeurs de champ magnétique * Terrestre : 10 µT * Aimant : 10 mT * Bobine supraconductrice : 10 T A consulter : http://www.web-sciences.com/fiches1s/fiche23/fiche23.htm
