LE CHAMP MAGNÉTIQUE I Notion de champ magnétique II Champ magnétique crée par des aimants III Champ magnétique crée par des courants IV Champ magnétique terrestre V Le champ magnétique et ses applications
I Notion de champ magnétique 1. Sources de champ magnétique Activité : A l aide d une aiguille aimantée (boussole) et du matériel présent, déterminer une série de sources de champs magnétiques. Schématiser les expériences en indiquant bien les positions des pôles magnétiques. Schématiser l expérience d Oersted.
Conclusions : Une aiguille aimantée permet de déceler un champ magnétique. Un aimant droit ou une aiguille aimantée possèdent deux pôles, l un appelé pôle nord, l autre pôle sud. Remarque : Deux pôles nord ou deux pôles sud de 2 aimants différents se repoussent, alors que les pôles sud et nord s attirent. Sources de champs magnétiques : Les aimants. La Terre. Les conducteurs parcourus par un courant électrique.
2. Le vecteur champ magnétique Le champ magnétique, B, est une grandeur vectorielle.
Caractéristiques du vecteur B : Direction : Celle que prend l aiguille aimantée. Sens : Du centre vers le pôle nord de l aiguille. Valeur : Le champ magnétique se mesure en Tesla (T) à l aide d un teslamètre. Le vecteur B est représenté en un point de l espace.
II Champ magnétique crée par des aimants. 1. L aimant droit Activité expérimentale : Faire un schéma de l expérience faite au rétroprojecteur. Faire un schéma annoté de la figure observée sur l écran. Représenter quelques boussoles et vecteurs champs magnétiques au voisinage de l aimant. Comment s appelle cette figure? De quoi est elle composée? Le champ mis en évidence est-il uniforme ou pas?
Spectre magnétique de l aimant droit On visualise le spectre magnétique à l aide de la limaille de fer. Il est composé de lignes lignes de champs orientées du nord vers le sud. Les vecteurs B sont tangents aux lignes de champs. Le champ n est pas uniforme : les vecteurs B ne sont pas tous identiques.
2. L aimant en U Activité expérimentale : Faire un schéma de l expérience faite au rétroprojecteur. Faire un schéma annoté de la figure observée sur l écran. Représenter quelques boussoles et vecteurs champs magnétiques au voisinage de l aimant. Comment s appelle cette figure? De quoi est elle composée? Le champ mis en évidence est-il uniforme ou pas?
3. Superposition de champs magnétiques Activité expérimentale: Placer la boussole au voisinage de deux aimants. Comment s oriente-t-elle? Que peut-ont dire des champs magnétiques des deux aimants?
3. Superposition de champs magnétiques Le champ résultant B de deux champs magnétique B1 et B2 est leur somme vectorielle. B = B 1 + B 2
III Champ magnétique créé par un courant. 1. Expérience d Oersted Une aiguille aimantée, placée au voisinage un circuit électrique change d orientation. Tout conducteur parcouru par un courant crée un champ magnétique.
Les lignes de champ sont des cercles centrés sur le fil. Leur sens dépend du sens du courant. La valeur du champ magnétique est proportionnelle à l intensité du courant.
2. Champ créé par un solénoïde Activité expérimentale : Solénoïde et limaille de fer. Faire le schéma de l expérience réalisée au rétroprojecteur. Représenter les lignes de champ. Qu est-ce qu un solénoïde? Que peut-on dire du champ magnétique à l intérieur d un solénoïde alimenté par un courant électrique? De quel aimant le solénoïde se rapproche-t-il?
Champ magnétique à l intérieur d un solénoïde
Un solénoïde est constituée par un enroulement en hélice, régulier, de spires de fil conducteur dont la longueur est très supérieure au diamètre. A l intérieur du solénoïde, le champ magnétique est uniforme. Un solénoïde parcouru par un courant crée un champ magnétique analogue à celui d un aimant droit. L orientation des lignes de champ à l intérieur est donnée par la règle du bonhomme d ampère ou du tire-bouchon. Elle permet de définir les faces nord et sud.
Valeur du champ magnétique à l intérieur d un solénoïde Voir TP B = μ 0NI l 0 = 1,256 10-6 S.I C est une constante, la perméabilité du vide. N : nombre de spires du solénoïde (sans unité). I : Intensité électrique en ampères. l : Longueur du solénoïde en mètres.
IV Champ magnétique terrestre
IV Champ magnétique terrestre La Terre se comporte comme un grand dipôle magnétique. Son pôle sud est approximativement au pôle nord géographique (ce qui explique que le pôle nord d une aiguille aimantée soit dirigé vers lui.). Remarque : Le pôle sud magnétique est improprement appelé «nord magnétique» sur les cartes géographiques.
Le champ magnétique à la surface de la terre n est pas purement horizontal. Il se décompose en une composante horizontale, B h et une composante verticale B v. B T = B h + B v
A notre échelle, il est considéré comme uniforme. Valeur : B T = 4.7 10-5 T. Sens : approximativement vers le nord géographique (pôle sud de «l aimant Terre» appelé «nord magnétique»). Direction : droite faisant un angle î avec l horizontale (î est l inclinaison). La valeur de la composante horizontale du champ magnétique est B h = 2.10-5 T.
V Le champ magnétique et ses applications 1. L IRM Voir activité.
2. Plaques à induction Un champ magnétique variable permet de créer des courants électriques par induction dans un conducteur. Le passage du courant électrique échauffe le conducteur par effet Joule.
3. Les électroaimants Un électroaimant est constitué par une bobine associée à un matériau ferromagnétique. Lorsqu il est alimenté, l électroaimant crée un champ magnétique attirant les pièces contenant du fer ou du nickel.
4. Le stockage de l information Le champ magnétique est employé pour stocker les informations, de manière numérique, dans les disques durs. La tête de lecture/ écriture permet de déterminer le champ magnétique généré par une zone du disque. La polarité nord/sud permet de stocker l information binaire 0/1.
FIN