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  1. Interactions électromagnétiques :

Un aimant possède une dissymétrie : il possède deux pôles. Une aiguille aimantée placée loin de tout autre aimant, de tout circuit électrique et de toute masse ferreuse s'oriente dans la direction géographique Nord-Sud :

son extrémité dirigée vers le nord est appelée pôle nord
son extrémité dirigée vers le sud est appelée pôle sud

L'aimantation est une propriété microscopique de la matière. En effet chaque atome se comporte comme une petite boucle de courant. Dans la matière non aimantée, ces boucles s'orientent au hasard et compensent ainsi leurs effets magnétiques. Dans la matière aimantée ces boucles de courant sont orientées dans une position déterminée et leurs effets s'ajoutent. Il est donc impossible de séparer un pôle nord d'un pôle sud.
(Expérience de l'aimant brisé : il apparaît 1 pôle nord et un pôle sud au niveau de la cassure)

Deux pôles de nature contraire s'attirent.

Deux pôles de même nature se repoussent.

 Le solénoïde (ou la bobine) parcouru par un courant présente une face nord et une face sud qui s'inversent si on change le sens du courant.

Pour reconnaître les faces, on peut utiliser la règle illustrée par le schéma suivant :

 

Mais d'autres règles seront vues plus loin pour le champ magnétique. Comme pour les aimants, les faces de même nom se repoussent et les faces de noms différents s'attirent. C’est le champ magnétique qui est responsable de ces interactions.

  1. Mise en évidence du champ magnétique :
L'aimant provoque une modification des propriétés de l'espace environnant (mouvement de particules chargées, aiguille aimantée). On dit que l'espace est le siège d'un champ magnétique.
Ce champ magnétique peut être décrit en un point M par un vecteur champ magnétique noté  vecbm.gif (155 octets) B s'exprime en Tesla (T) et se mesure à l'aide d'un Teslamètre.

bmsn.gif (734 octets)

L'aiguille aimantée est un véritable détecteur de champ magnétique, elle permet de déterminer :
sa direction (droite SN)
son sens de S vers N de l'aiguille.

Attention le champ magnétique part du pôle Nord de l'aimant créateur, car le pôle sud de l'aiguille est attiré par ce pôle nord de l'aimant.

Un champ magnétique apparaît au voisinage d'un circuit parcouru par un courant, ce champ est en général très faible, il devient important seulement si l'intensité du courant est très grande ou si le circuit est constitué de nombreuses spires.

  1.   Topographie des champs magnétiques :

On appelle ligne de champ une courbe tangente au vecteur champ magnétique en chacun de ses points, orientée dans le sens du champ magnétique.

spectre1.jpg (3553 octets)
aimant droit
spectre obtenu avec la limaille
spectre2.jpg (5238 octets)
aimant en U (schéma)
Un champ magnétique est uniforme dans un domaine de l’espace si, en tout point de ce domaine, le vecteur champ magnétique conserve la même direction, le même sens et la même valeur. Les lignes de champs sont parallèles.

Pour obtenir un champ uniforme on peut se placer à l'intérieur d'un solénoïde, dans l'entrefer d'un aimant en U ou au voisinage du milieu de l'axe des bobines d'Helmholtz. (image ci-contre)

spectre3.jpg (5844 octets)

  1.   Champ magnétique à l'intérieur d'un solénoïde :
La direction et le sens sont déterminés par l'application de la règle des 3 doigts avec :
- pouce = V1 = sens de I
- index = V2 = pointe vers l'axe du solénoïde
- majeur = V3 = sens de vecbm.gif (155 octets)

solenoide.gif (1774 octets)

main.gif (2194 octets)

A l'intérieur le champ est uniforme et vaut :
avec µ0 = 4p10-7 SI, N nombre de spires total,
L longueur du solénoïde en (m) et I intensité du courant en (A).

icb01.gif (574 octets)
  1. Le champ magnétique terrestre
En l'absence de toute autre source de magnétisme une aiguille sur pivot s'oriente dans une direction particulière : celle du champ magnétique local. Dans les schémas ci-dessous D désigne l'angle de déclinaison magnétique et I celui de l'inclinaison magnétique. Ces 2 angles varient au cours du temps et dépendent du lieu.

Le champ magnétique total est .

bt1.gif (992 octets) bt2.gif (1525 octets)

A Paris  Bh = 2.10-5 T , I = 64°, D = 5,5°  et B = 4.10-5 T . Le champ magnétique terrestre est généralement négligeable par rapport à ceux crées par les aimants.

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