1) Champ magnétique autour d un aimant droit.

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1 1) Champ magnétique autour d un aimant droit. Comme le courant électrique, le champ magnétique est invisible. Il est mis en évidence par les forces qui s exercent sur une aiguille aimantée 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. Si on superpose dans notre, le vecteur à l aiguille aimantée, ce vecteur d induction magnétique appelé B. Le champ magnétique est mis en évidence par des aiguilles aimantées 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 A l aide de la limaille de fer, on peut faire apparaître les lignes du champ magnétique 2) Module du vecteur champ B L intensité du champ : au centre de la bobine pour une bobine longue. sur la ligne moyenne d une bobine torique. est donnée par la relation : B o = µ o. N.I L B o : Intensité du champ magnétique, en Tesla (T) N : Nombre de spires de la bobine L : Longueur de la bobine, en mètre (m) I : Intensité du courant, en Ampère (A) µ o : perméabilité du vide (µo = 4.π.10-7 ) Dans l air, le champ magnétique est proportionnel à l intensité du courant Règle de la main droite longue (Solénoïde) torique (Forme de tore) Page 1/5 A l exception du pouce, les 4 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

2 3) Flux magnétique : φ 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 φ Soit une spire de section S placée dans un champ magnétique uniforme, celle-ci est donc traversée par une infinité de lignes de champ formant un flux magnétique. L unité du flux magnétique φ est le Weber (Wb) 3.1 Calcul du flux magnétique : φ Si la spire est perpendiculaire au vecteur champ B. Une spire de section S placée dans un champ magnétique forme un flux magnétique φ 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 3.2 Flux propre d une bobine Chaque spire de la bobine parcourue par le courant crée son propre flux. Le flux total φ t produit par l ensemble des spires est donc : φ t = B. S. N 4) Un courant circulant dans un conducteur. Spire oblique par rapport aux lignes de champ 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 Page 2/5

3 5) Une bobine parcourue par un courant électrique Une inductance est constituée d une bobine montée sur un circuit magnétique. Approchons l ensemble d un récipient contenant des clous, il ne se passe rien. (Fig a) Lorsque la bobine est traversée par un courant électrique (interrupteur K fermé), les clous sont attirés. (Fig b) A l ouverture de l interrupteur, les clous retombent dans le récipient. Circuit magnétique Circuit magnétique Pas de courant. Rien ne se passe. (Fig a) Clous dans un récipient La bobine est traversée par un courant. Les clous sont attirés. (Fig b) de laboratoire 6) Influence du champ sur un conducteur parcouru par un courant Soit 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, un 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 à une force qui tend à le déplacer : c est la force électromagnétique (ou Force de Laplace) 7) Force électromagnétique et loi 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) Page 3/5

4 Sens de la force F : sa direction est perpendiculaire au plan formé par B et I et son 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 à 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. 8) Mise en évidence du phénomène d induction V N Aimant S Si 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. 9) Mise en évidence du courant induit ma N Aimant S Le milliampèremètre décèle l apparition d un courant appelé courant induit (ou courant de Foucault), lors du déplacement de l aimant. Ce courant ne circule que pendant le mouvement et change de sens selon que l aimant se rapproche ou s éloigne de la bobine C est la f.e.m. d induction qui est à l origine de ce courant induit. 9) Force électromagnétique induite : La loi de Faraday Définition : Un circuit électrique soumis à un flux magnétique variable, est le siège d une force électromotrice induite. 10) Phénomène d auto-induction D une façon générale, toute variation de flux magnétique à travers un circuit crée dans celui ci une 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 : 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) Page 4/5

5 Par ses effets, le courant induit s oppose à la cause qui lui donne naissance. Explication concrète Exemple (Fig c) : Le courant va provoquer un champ de sens tel qu il va s opposer à la sortie de l aimant. Fig c 11) Définition de d inducteur et de l induit Le champ induit s oppose au retrait de l aimant L aimant (ou la bobine dans le cas d un électro-aimant) source du champ magnétique est appelé aussi inducteur. La bobine dans lequel circule le courant dû à la variation du flux est appel l induit. Page 5/5