champ magnétique

Comment fonctionne un
moteur électrique ?
Rappel d’un bilan d’énergie dans un
moteur électrique
We
Wm
MOTEUR
ELECTRIQUE
Q
environnement
Complétez le schéma
Exemple d’un circuit électrique
intégrant un moteur électrique
R
M
1. Le champ manquant
1.1 Qu’est ce qui fait qu’une boussole indique
le « NORD » ?
L’aiguille aimantée de la boussole détecte le
champ magnétique terrestre.
Ce dernier protège les êtres vivants terrestres des
vents solaires nocifs.
1.2 Une autre source de champ
magnétique: l’aimant
--> Expérience sur rétroprojecteur et aimants entre eux:
Faites un schéma complet de l’expérience.
• Que matérialisent les aiguilles aimantées ?
• Sur quoi elles nous renseignent ?
• Par analogie avec la Terre et la boussole,
quels sont les pôles de l’aimant et des
aiguilles ?
• Que montre la limaille de fer ?
• Sur quoi elle nous renseigne ?
• Comme pour le champ magnétique du à la
terre, une aiguille aimantée subit et permet
de détecter le champ magnétique créé par
un aimant
N
N
S
S
N
S
• Comme la terre et l’aiguille aimantée,
l’aimant possède des pôles Nord et Sud qui
s’attirent ou se repoussent.
1.3 C’est quoi un champ magnétique ?
• En un point de l’espace, l’aiguille aimantée
s’oriente suivant une direction et suivant
un sens.
• Un champ créé par la terre n’a pas la
même valeur qu’un champ créé par un
aimant.
• Quel est l’outil mathématique qui
caractérise parfaitement un champ
magnétique ?
Le champ magnétique qui règne en un
point de l’espace peut être caractérisé par
un vecteur B dit « vecteur champ
magnétique » tel que:
– Sa direction est celle prise par une aiguille
aimantée dont le centre est placé en ce point.
– Son sens va du pôle Sud de l’aiguille vers
son pôle Nord.
– Sa valeur se mesure en TESLA (T) avec un
teslamètre.
Mesure de l’intensité du champ:
SONDE A EFFET HALL
1.4 Visualiser les vecteurs « champ
magnétique » dans l’espace.
• On appelle ligne de champ d’un champ
magnétique une courbe en chaque point
de laquelle le vecteur champ magnétique
B est dirigé selon la tangente à cette
courbe.
• Les lignes de champ se referment toujours
sur elles-mêmes.
• Ex: Une ligne de champ créée par un
aimant droit est orientée du pôle Nord vers
le pôle Sud de l’aimant.
Quid de la Terre ?
--> Au tableau
1.5 Superposer des « champs
magnétiques » dans l’espace.
?
S
N
N
N
S
N
En un point de l’espace où règnent plusieurs
champs magnétiques, le champ magnétique
résultant est égal à la somme vectorielle des
  


différents champs B  B1  B2  B3  B4 ......
2. D’autres sources de champs
magnétiques
2.1 En 1820: Hans Oersted fait une
surprenante découverte:
Un conducteur parcouru par un courant
électrique crée un champ magnétique dans
son voisinage.
2.2 Champ créé par un courant rectiligne
• Comment décririez vous les lignes de
champ créées par un fil rectiligne parcouru
par un courant ?
I
• Trouvez une méthode pour définir le sens
du champ magnétique en fonction du sens
du courant avec un tire bouchon !
I
I
I
Les lignes de champ magnétique créées par
un courant rectiligne sont des cercles
ayant pour axe le fil transportant le courant.
Le sens du vecteur B est donné par la
règle du tire bouchon.
2.3 Champ créé par un solénoïde
• Inventoriez tout ce que nous enseigne ce
schéma.
Les lignes de champ magnétique à l’extérieur
d’un solénoïde parcouru par un courant sortent
par sa face NORD et entrent par sa face SUD.
A l’intérieur d’un solénoïde parcouru par un
courant :
• Le champ B est uniforme, parallèle à l’axe du
solénoïde.
• Son sens dépend du sens du courant et est
donné par la règle du tire bouchon.
• Son intensité est donnée par l’expression
B = m0.n.I
I l’intensité du courant (A)
m0 = 4P.10-7 (T.m.A-1) (perméabilité du vide)
n nombre de spires par unité de longueur (m-1)
B valeur du champ magnétique (T)
2.4 Général: Champ créé par un courant
Dans l’air, la valeur B du champ
magnétique créé par un courant est
toujours proportionnelle à son intensité,
quelle que soit la forme du circuit:
B = k.I
La constante k dépend de la géométrie du
circuit électrique et de la position du point
de mesure.
2.5 Champ créé par un courant en présence
de matériau ferromagnétique
• Si on place un barreau de fer à l’intérieur
d’un solénoïde alors la valeur du champ B
est beaucoup plus grande et n’est plus
proportionnelle à l’intensité I du courant.
• Les électroaimants permettent de créer
des champs magnétiques intenses de 1 à
5 teslas.