Magnétisme 2013

CHAMPS MAGNETIQUES ET APPLCATION MEDICALES
I- Sources de champs magnétiques
1- les aimants
1.1 Action sur une aiguille aimantée : Une petite aiguille aimantée
mobile dans un plan horizontal se dirige vers le pôle nord magnétique
de la Terre si elle est éloignée de tout aimant.
1.2 Propriété fondamentale des aimants :
- Lorsqu’on approche un aimant d’une aiguille aimantée, elle
pivote pour s’aligner au champ magnétique de l’aimant.
- Les aimants ont la propriété d’attirer la limaille de fer.
L’attraction se manifeste dans une zone voisine des extrémités : les
pôles de l’aimant. L’un des pôles est le pôle nord, qui est en général
peint en rouge, l’autre est le pôle sud.
1.3 Qu’est-ce qu’un champ magnétique ?
Si on approche un barreau aimanté, l’aiguille dévie. Son pôle nord
est attiré lorsqu’on approche un pôle sud et inversement.
Il existe donc des interactions à distance entre l’aiguille et le barreau
aimanté. Elles sont dues au champ magnétique de l’aimant.
En tout point de l’espace, autour de l’aimant, on peut représenter
ce champ par un vecteur.
Le vecteur champ magnétique B en un point M a la même
direction que l’aiguille aimantée mobile placée en M, son sens va
du pôle sud de l’aiguille vers son pôle nord.
B
1.4 Spectres magnétiques
Une ligne de champ magnétique est donnée par l’orientation des aiguilles aimantées.
Un spectre magnétique constitue la représentation de l’ensemble des lignes de champ
magnétique.
Il est possible de le visualiser à l’aide de limaille de fer.
Les grains de limaille s’orientent suivant les
vecteurs champ magnétique : ils visualisent les
lignes de champ.
Les petites aiguilles aimantées fournissent la
direction et le sens du champ magnétique;
celui-ci sort donc par le pôle nord.
Entre les branches d’un aimant en U, le champ
magnétique est uniforme
2 Une bobine traversée par des courants.
Une bobine traversée par un courant se comporte comme un aimant : Le courant
traversant une bobine crée un champ magnétique.
•
Comment déterminer le pôle nord d’une bobine sans aiguille aimantée ?
La règle de la main droite permet de trouver la face nord : Le pouce de la main droite sort par la
face nord de la bobine lorsque les autres doigts indiquent le sens du courant d'intensité i.
Caractéristiques du champ magnétique à
l’intérieur du solénoïde :
- direction // à l’axe du solénoïde
- sens, dirigé de la face sud à la face nord
- valeur B constante et proportionnelle à I
(intensité du courant traversant le solénoïde)
•
Mesure d’un champ magnétique
Un champ magnétique se mesure à l’aide d’un teslamètre. Son unité dans le système
international est le Tesla (T)
Un Tesla est une valeur de très grand champ magnétique
Quelques valeurs à retenir :
Champ magnétique terrestre
Valeur de B : 5.10-5 T
Champ au voisinage d’un aimant
10-3 à 10-1 T
Valeur maxi obtenue en labo
10 T
•
Comment obtenir un champ magnétique intense ?
1 L’électromaimant
Pour augmenter fortement la valeur B du champ magnétique à l’intérieur du solénoïde, on place
un barreau de fer ou matériau ferromagnétique à l’intérieur du solénoïde.
Un électroaimant est un aimant temporaire : cette aimantation cesse dès que l’intensité du
courant électrique est nulle.
Les électroaimants sont utilisés pour de nombreux dispositifs (tête d’enregistrement
magnétique, relais électrique…)
2 L’électroaimant supraconducteur
Un électroaimant supraconducteur est un électroaimant dont le bobinage est fait de matériau
supraconducteur.
Un supraconducteur est un conducteur constitué de certains alliages ou métaux qui ont la
propriété d’avoir une résistance électrique R nulle lorsque la température est très basse (si R=0
alors plus de perte d’énergie par effet Joule,
La propriété de supraconductivité s’accompagne de la formation d’un magnétique très intense à
l’intérieur du solénoïde.
L’électroaimant supraconducteur est utilisé dans les accélérateurs de particules et dans les
systèmes d’Imageries médicales par Résonance Magnétique (IRM)
•
Qu’est-ce qu’une IRM ?
Le principe de l’IRM repose sur les propriétés magnétiques de la matière.
Le dispositif de l’IRM nécessite des champs magnétiques très intenses obtenus par
électroaimants supraconducteurs.
Les propriétés de l’IRM sont les suivantes:
- L’IRM est un examen médical inoffensif sans aucune douleur.
- L’IRM permet d’obtenir des coupes dans les 3 directions de l’espace.
- L’IRM permet de visualiser tous les organes et de diagnostiquer des tumeurs.
- Les images obtenues sont très précises.