17 Magnétisme

17. Magnétisme Physique passerelle Page 1 sur 8
17 Magnétisme
Physique passerelle
hiver 2016
1. Magnétisme naturel
Les Grecs de l'Antiquité découvrent une pierre noire qui peut attirer le fer. C’est la magnétite 
 :
Les aimants naturels présentent toujours un pôle Nord (rouge) et un pôle Sud (bleu ou vert) inséparables :
Convention pour dessiner les lignes de champ :
Les lignes de champ magnétique vont du Nord au Sud.
Règle d’attraction/répulsion entre aimants :
Les pôles différents s’attirent ; les pôles identiques se repoussent.
La Terre est elle-même un aimant avec des pôles magnétiques distincts des pôles géographiques :

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2. Magnétisme induit
Au 19
e
siècle, Ørsted montre qu’un champ magnétique peut être induit par un courant électrique :
Plus exactement :
• un courant électrique rectiligne induit un champ magnétique circulaire
• un courant électrique circulaire induit un champ magnétique rectiligne
On peut ainsi construire un électro-aimant en multipliant les spires parcourues par le courant électrique :
Le champ magnétique induit vaut :
(page 150)
• est le champ magnétique induit en teslas [T]
• est la perméabilité magnétique du vide
•  est le nombre de spires de l’électro-aimant
•
est le courant électrique en ampères [A]
• est la longueur de l’électro-aimant en mètres [m]

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3. Force de Laplace
Un fil rectiligne parcouru par un courant électrique et placé perpendiculairement à un champ magnétique
subit une force de Laplace :
Cette force dépend de l’intensité du courant et de celle du champ magnétique :
(page 150)
• est la force de Laplace en newtons [N]
• est le courant électrique en ampères [A]
• est la longueur de fil soumise au champ magnétique en mètres [m]
• est le champ magnétique en teslas [T]
La règle de la main droite nous donne la direction et le sens de la force de Laplace :
La force de Laplace explique que deux fils parallèles parcourus par des courants identiques s’attirent :
La force de Laplace meut un moteur homopolaire constitué d’une pile, d’un fil et d’un aimant :

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4. Exercices
Exercice 1
Vrai ou faux
?
Vrai
Faux
a) Le champ magnétique ne peut être produit que par un aimant.
b)
Il est possible d’isoler les pôles Nord et Sud d’un aimant permanent.
c) Le champ magnétique est toujours produit par une charge en mouvement.
d) Le champ magnétique est canalisé dans les conducteurs en cuivre d’un électroaimant.
e) On calcule la valeur du champ magnétique grâce à la règle de la main droite.
Exercice 2
Une tige conductrice est suspendue dans l'entrefer d'un aimant. La tige est parallèle à l'axe , l'entrefer
de l'aimant est parallèle au plan , comme le montre l’illustration ci-dessous. Dans quelle direction la
force de Laplace sera-t-elle orientée ?
Vers le haut selon l'axe z
 Vers le bas selon l'axe z
 Vers la gauche selon l'axe x
 Vers la droite selon l'axe x
 Il n’y a pas de force de Laplace
Exercice 3
Un fil rectiligne où circule un courant est plongé dans un champ magnétique uniforme. Si le fil ne subit
aucune force, alors :
 c’est normal car c’est toujours le cas.
 le fil doit être perpendiculaire à B.
 c’est une situation impossible.
 le fil doit être parallèle à B.
Exercice 4
Un fil conducteur rectiligne est parcouru par un courant . Le champ magnétique  créé par ce courant est
correctement représenté par le dessin :
A
 B
 C
 D

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Exercice 5
Enroulez 200 tours d’un fil isolé autour d’une tige de fer et branchez-le aux bornes d’une pile de 1,5 volts
avec un interrupteur. Alors vous obtenez :
 un poste radio
 un électroaimant
 un ampèremètre
 un voltmètre
Exercice 6
Deux conducteurs parallèles sont parcourus par des courants de même intensité et de même sens. Les
forces que les conducteurs exercent l'un sur l'autre sont correctement représentées par :
A
 B
 C
 D
Exercice 7
À proximité du sol le champ magnétique terrestre peut être considéré comme un vecteur parallèle au sol,
de direction nord-sud, pointant vers le nord. Un fil métallique est placé parallèlement au sol dans la
direction est-ouest. Le courant le traversant se déplace de l’est vers l’ouest. Le fil subit alors :
 une force verticale vers le centre de la terre
 une force horizontale vers le nord
 une force verticale vers le ciel
 aucune force
Exercice 8
Un tramway prend le courant par une seule perche tandis que les autobus électriques le prennent par deux
perches. Quelle est la raison de cette différence ?
 La perche supplémentaire du bus accroît la fiabilité.
 Le courant de retour du tramway passe par les rails.
 Le bus utilise du courant continu, mais pas le tramway.
 Le bus exige une intensité plus élevée que le tramway.
Exercice 9
Un courant électrique constant, qui parcourt un conducteur rectiligne, fait pivoter l’aiguille aimantée d’une
boussole :
 toujours
 jamais
 si l’aiguille et le conducteur sont parallèles
 si l’aiguille et le conducteur sont perpendiculaires
Exercice 10
La seule grandeur vectorielle dans la liste ci-dessous est :
 la masse
 l’accélération de la pesanteur
 le travail
 la puissance