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INTERACTION MAGNETIQUE - CHAMP MAGNETIQUE - leçon n° 4

 

Cette leçon comporte trois paragraphes.  

 

1- INTERACTIONS MAGNETIQUES


· Pôles d'un aimant : un barreau aimanté rendu mobile et placé au voisinage de la Terre s'oriente suivant la direction nord ® sud. Par convention, on appelle pôle nord l'extrémité de l'aimant qui pointe vers le pôle nord magnétique (distinct du pôle nord géographique) et pôle sud l'autre extrémité.

· Faces d'une bobine : une bobine parcourue par un courant électrique continu est équivalente à un aimant droit. Les faces nord et sud de la bobine, analogues aux pôles d'un aimant, dépendent du sens du courant qui la parcourt.

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.

Le vecteur représenté sur le schéma sera introduit au deuxième paragraphe.

· Lorsque des aimants ou des bobines agissent l'un sur l'autre :

- les pôles ou faces de même nom se repoussent.

- les pôles ou faces de nom contraire s'attirent.


 
2- CHAMP MAGNETIQUE. VECTEUR CHAMP MAGNETIQUE


· Un champ magnétique règne dans une région de l'espace lorsque une aiguille aimantée y subit des actions mécaniques.

· Tout champ magnétique est créé par un courant électrique à l’échelle humaine ou à l’échelle atomique.

· Nous admettrons que le champ magnétique, en un point P, peut être représenté par un vecteur noté :

- son point d'application est le point P

- sa direction est celle que prend l'aiguille aimantée qui le détecte.

- son sens est choisi, par convention, selon le sens sud ® nord de l'aiguille aimantée qui le détecte.

- sa valeur dépend de la positon des sources de champ et de la position du point d'observation P (voir paragraphe 3)

· L'unité de champ magnétique est le tesla (symbole T).

Il existe des appareils appelés teslamètres (sondes de Hall), qui permettent de mesurer la valeur du champ magnétique B.

· Un spectre magnétique dessine les lignes de champ, tangentes au vecteur champ magnétique .

On l'obtient avec de la limaille de fer. Chaque grain de limaille s’aimante et s’oriente comme une boussole dans le champ étudié.

· Le champ magnétique terrestre provient du mouvement du fer liquide, conducteur de l'électricité, dans le noyau de notre planète.

On parle de ses composantes ainsi que des angles de déclinaison et d'inclinaison dans le problème n° 4-A. (voir bas de page)

 
3- CHAMP MAGNETIQUE UNIFORME


· En tout point d'un domaine où le champ magnétique est uniforme, le vecteur conserve la même direction, le même sens et la même valeur.

· Le champ magnétique à l'intérieur d'un solénoïde suffisamment long, traversé par un courant d'intensité i, est sensiblement uniforme, et a pour valeur (en l’absence de noyau ferreux intérieur) :

- µo est la perméabilité magnétique du vide ou de l'air ( µo = 4 p ´ 10 - 7 S.I. )

- N représente le nombre total de spires

- L est la longueur de l’axe du solénoïde.

- Le sens du vecteur champ magnétique est lié au sens du courant traversant le solénoïde par la règle de la main droite : Le pouce de la main droite indique la direction et le sens du vecteur champ magnétique lorsque les autres doigts indiquent le sens du courant d'intensité i (voir le schéma ci-dessous).

Quelques lignes de champ sont représentées en rouge sur le schéma. Il est important de retenir que ces lignes sont fermées.

C'est seulement à l'intérieur du solenoïde, loin des extrémités, que les lignes de champ sont parallèles. C'est dans cette zône que le champ magnétique est uniforme et que sa valeur est donnée par la relation :

· Entre des bobines de Helmholtz existe également un champ magnétique quasi uniforme (voir le problème 4 B).

 

A VOIR :

Problème résolu n° 4-A : Composition du champ magnétique terrestre et du champ créé par un solénoïde.

Problème n° 4-B (à résoudre) : Champs magnétiques créés par des courants.

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