Si nous mettons en présence deux aimants, des forces interactives sont crées.

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1 1) Le champ magnétique terrestre En l absence de toute autre source de champ, le pôle Nord d une aiguille aimantée (ou boussole) s oriente vers le pôle Nord magnétique terrestre. 2) Les aimants Les aimants ont la propriété d attirer, quelque soit le pôle en présence, certaines substances dites ferromagnétiques. Ces matériaux tel que le fer, le nickel attirés par la source de champ vont prendre à leur tour une aimantation qui sera permanente ou temporaire. Si nous mettons en présence deux aimants, des forces interactives sont crées. F F S N S N Deux pôles de noms contraires s attirent S N N S Deux pôles de même nom se repoussent 3) Champ magnétique autour d un aimant droit. Comme le courant électrique, la champ magnétique est invisible. Il est mis en évidence par les forces qui s exercent sur une aiguille aimanté et qui la font tourner. L aiguille aimantée placée en un point de l espace nous indique la direction ainsi que le sens du champ magnétique du pôle Nord vers le pôle Sud à l extérieur de l aimant. Un aimant produit un champ magnétique qui est visualisé à l'aide des lignes de champ magnétique, elles ne se croisent pas et elles forment des boucles fermées. Le champ magnétique este mis en évidence par des aiguille aimantée A l aide de la limaille de fer, on peut faire apparaître le champ magnétique 4) Un courant circulant dans un conducteur. Lors du passage d un courant (constant) dans un conducteur, l aiguille dévie et prend une position d équilibre stable, prouvant ainsi qu un champ magnétique a été crée. Nord terrestre Nord terrestre + - i + - Le courant électrique crée un champ magnétique

2 5) Le vecteur champ magnétique symbolisé par B Les observations précédentes montrent que les propriétés magnétiques en un point de l espace magnétisé seront définies parun vecetur champ B. 5.1 Caractéristiques du vecteur champ B Point d application : lieu où la connaissance du champ est nécessaire. Direction : Orientation de l aiguille aimantée tangente à la ligne de champ passant par le point d application. Sens : Orientation du Sud vers le Nord de l aiguille aimantée. Module : C est l intensité du champ symbolisé par B ou plus généralement par B. Il dépend de la source du champ et du lieu par rapport à celle-ci. L unité du champ magnétique est le Tesla, symbolisé par T Quelques valeurs de champ magnétique Champ magnétique terrestre : 20µT Moteur électrique : inférieur à 2T 5.2 Recherche du sens du vecteur champ B Connaissant le sens du courant circulant dans une spire ou une bobine, une règle simple parmet de déterminer le sens du vecteur champ B, donc des polarité Nord-Sud de la source du champ. Règle de la main droite A l exeption du pouce, les quatres autres doigts sont orientés dans le sens de circulation du courant dans la spire ou de la bobine. La direction du pouce donne le sens Sud-Nord du vecteur champ B. Le pouce de main droite indique le sens du vecteur champ B longue (solénoïde) Règle de du tire-bouchon de Maxwell torique (forme de tore) Le sens des lignes de champ est celui dans lequel il faut faire tourner un tire bouhon pour qu il progresse dans le sens du courant. On peut remplacer la tire bouchon par une vis. Règle du tire-bouchon de Maxwell

3 6) Module du vecteur champ L intensité du champ : au centre de la bibine pour une bobine longue. Sur le ligne moyenne d une bobine torique. est donné par la relation : B o = µ o. N.I L B o : Intensité du champ magnétique, en Teslas (T) N : nombre de spires de la bobine L : Longueur de la bobine, en mètres (m) I : Intensité du courant, en Ampères (A) µ o est la constante magnétique appelée perméabilité du vide (ou air), elle a pour valeur : µo = 4.π.10-7 Dans l air, le champ magnétique est proportionnel à l intensité du courant 7) Flux magnétique Il est pratiquement impossible d obtenir une grande étendue d un champ magnétique uniforme tel que B = cste. Les lois de variation du champ n étant pas simple, les calculs utilisant cette grandeur deviennent vite compliqués ou impossible. Nous allons donc introduire une nouvelle grandeur dont l emploi est souvent pratique : le flux magnétique. Une spire de section S est placée dans un champ magnétique uniforme. Celle-ci est donc traversée par une infinité de lignes de champ formant un flux magnétique. 7.1 Recherche du sens du vecteur champ B Si la spire est perpendiculaire au vecteur champ B. φ = B. S B : en Teslas (T) S : en mètres carrés (m²) φ : en Webers (Wb) Si la spire est inclinée et forme un angle α avec sa projection sur un plan perpendiculaire au vecteur champ B. φ = B. S. cos α 7.2 Flux propre d une bobine Spire oblique par rapport aux lignes de champ Chasue spire de la bobine parcourue par le courant crée son propre flux. Le flux total produit par l ensemble des spires est donc : φ t = B. S. N

4 8) Une bobine parcourue par un courant électrique Un inductance est constitué d une bobine montée sur un circuit magnétique. Approchons l ensemble d un récipient contenant des clous. Il ne se passe rien. (Fig1) Lorsque la bobine est traversée par un courant électrique (interrupteur K fermé), les clous sont attirés. (Fig2) A l ouverture de l interrupteur, les clous retombent dans le récipient. Circuit magnétique Circuit magnétique Pas de courant. Rien ne se passe. (Fig 1) Clous dans un récipient La bobine est traversée par un courant. Les clous sont attirés. (Fig 2) de laboratoire 9) Influence du champ sur un conducteur parcouru par un courant. Un conducteur parcouru par un courant électrique d intensité i peut se déplacer librement sur deux rails conducteurs qui les supportent. Alimentons en courant continu une bobine magnétisant le circuit magnétique qui entoure le conducteur et les rails. Dès la fermeture de l interrupteur K, le champ magnétique est crée et le conducteur se déplace spontanément. Lorsque K est fermé, une force F déplace le conducteur vers la droite Un conducteur parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique est soumis a une force qui tend à le déplacer : c est la force électromagnétique (ou Force de Laplace) 10) Force électromagnétique et loi de Laplace. L expérience précédente nous a montré l existence de la force électromagnétique (ou force de Laplace). Loi de Laplace : le module de la force électromagnétique est proportionnel à : l intensité B du champ magnétique. L intensité I du courant électrique dans le conducteur ; La longueur du conducteur soumis au champ F = B.I.L B en Tesla (T) I en Ampère (A) L en mètre (m) F en Newton (N)

5 Sens de la force F : sa direction est perpendiculaire au plan formé par B et I et sons sens est déterminé par la règle de la main droite I Majeur (Magnétisme) B (Tesla) Intensité (Index) I (Ampère) Conducteur B F Force (Force) F (Newton) Règle de la main droite Nota : Si le conducteur est parallèle a la direction du champ B, la force est nulle. En réalité F=B.I.L.sinα, avec α l angle formé par les directions I et B. 11) Mise en évidence du phénomène d induction V N S On approche ou on éloigne l aimant de la bobine le plus rapidement possible. On constate qu une tension apparaît aux bornes de la bobine, lors des déplacements de l aimant. C est le phénomène d induction. Cette tension s appelle f.e.m. induite. C est la variation du flux causé par le déplacement de l aimant qui est à l origine de f.e.m induite. 12) Mise en évidence du courant induit ma N S Le milliampèremètre décèle l apparition d un courant appelé courant induit (ou courant de Foucault), lors du déplacement de l aimant. C est la f.e.m. d induction qui est à l origine de ce courant induit. 13) Phénomène d auto-induction D une façon générale, toute variation de flux magnétique à travers un circuit crée dans celui ci un force électromotrice d induction. Le sens du courant ainsi produit est tel que les forces électromagnétiques qui en résultent tendent par leurs effets à s opposer à la variation de flux (loi de Lenz). Une force électromotrice d auto-induction apparaît aux bornes d une bobine parcourue par un courant d intensité variable. Elle tend à s opposer à ces variations d intensité. (c est la loi de Lenz). Cette fém peut s exprimer ainsi : E = L I t I est la variation d intensité (en A) t est la durée de cette variation (en s) L est l inductance de la bobine (en H) E est la fém moyenne développée (en V) Par ses effets, le courant induit s oppose à la cause qui lui donne naissance.

6 Explication concrète Exemple (Fig 7) : Le courant va provoquer un champ de sens tel qu il va s opposer à la sortie de l aimant. Fig 7 5) Vecteur champ magnétique symbolisé par B Les propriétés magnétiques en un point de l espace magnétisé sont définies par un vecteur champ : B Il existe un champ magnétique autour des fils électriques transportant du courant. L unité du champ magnétique est le Tesla, symbolisé par T. Exemples : Champ magnétique terrestre : 20µT Moteur électrique : inférieur à 2T