#FocusonExam: Physiques 1ère C et D – 22 April 2020

LE CHAMP MAGNÉTIQUE

1.Notion de champ magnétique

      Mise en évidence:

En approchant un aimant d’une aiguille aimantée mobile sur un pivot, on constate qu’elle dévie fortement. La force d’interaction que l’aimant exerce sur l’aiguille aimantée est appelée Force magnétique.

On dit que l’aimant crée dans son voisinage un champ magnétique.

1.1. Définition

Un champ magnétique est toute région de l’espace où des objets ferromagnétiques sont soumis à une force magnétique.

 

1.2. Le vecteur champ magnétique

Un champ magnétique est caractérisé en chacun de ses points par un vecteur appelé vecteur champ magnétique noté B ⃗ et dont les caractéristiques en un point sont les suivantes :

Direction : l’axe de l’aiguille aimantée placée en ce point.

Sens : Dirigé du pôle Sud vers le pôle Nord de l’aiguille aimantée.

Valeur ou norme : Elle est mesurable à l’aide d’un appareil

appelé Teslamètre. L’unité du champ magnétique dans le système international est le tesla (T).

 

1.3. Les lignes de champ et le spectre magnétique

 

DÉFINITION:

    Une ligne de champ est une courbe qui est tangente aux vecteurs champ magnétique en chacun de ses points.   Elle est orientée dans le sens des vecteurs champ magnétique.

L’ensemble de ces lignes forme le spectre magnétique.

Exemples de spectre magnétique

 

1.4. Les sources de champ magnétique

  • Les aimants et les électroaimants

 

  • La terre

La terre est source d’un champ magnétique qui est détecté par une aiguille aimantée. En effet, l’aiguille aimantée d’une boussole pointe vers le nord magnétique terrestre, presque confondu avec sa composante horizontale.

2.Champ magnétique créé par un courant

1.Mise en évidence

Activité 1 :

-On a réalisé le montage suivant :

-On a placé une aiguille aimantée près du conducteur dénudé

Observations :

  • Lorsque l’interrupteur (K) est ouvert, l’aiguille aimantée garde son orientation
  • Lorsqu’on ferme l’interrupteur, on observe que l’aiguille dévie d’un angle α.
  • En inversant les pôles de la pile, on observe que l’aiguille dévie du même angle en sens contraire

 

Questions :

1)Qu’indique l’orientation initiale de l’aiguille aimantée (en absence de courant) ?

2)Pourquoi l’aiguille dévie au passage du courant ?

3)Quelle connaissance peut-on tirer de cette expérience ?

Activité 2 : Champ créé par un conducteur rectiligne

Un fil de cuivre vertical, parcouru par un courant électrique

continu d’intensité I, traverse une plaque de plexiglas ou une feuille de papier blanc horizontale. On saupoudre la plaque de plexiglas avec de la limaille de fer puis on la tapote ; on obtient le spectre magnétique correspondant au document suivant :

 

Questions :
1. Quelle est la forme des lignes de champ magnétique créé par ce courant ?
2. Représenter la ligne de champ passant par M.
3.Représenter le vecteur champ magnétique en M et calculer sa valeur.

Activité 4: Champ créé par un solénoïde de longueur L comportant N spires

  Un solénoïde est formé par un enroulement de fil conducteur sur un support cylindrique.

Un solénoïde est caractérisé par sa longueur L, son nombre de spire N et le diamètre des spires D.

TAF: Observer le spectre magnétique d’un solénoïde parcouru par un courant d’intensité I est donné sur la figure suivante :

 

Résumé:

Un fil conducteur parcouru par un courant d’intensité I crée dans son voisinage un champ magnétique dont les caractéristiques dépendent:

-De la forme du conducteur

-du sens du courant qui parcoure le conducteur

-Du point où on veut déterminer le champ

  1. a) Cas d’un conducteur rectiligne

Les caractéristiques de ce champ en un point  M  distant de d du fil sont :

Direction : celle de l’aiguille aimantée placée en M.

Sens : déterminé par la règle de l’observateur d’Ampère :

     « L’observateur d’ampère adossé sur le fil de sorte que le courant le traverse des pieds à la tête, regarde la point M et tend la main gauche. Ce qui indique le sens de  B ⃗ en M ».

– Valeur ou norme :

𝑰 𝒆𝒏 𝒂𝒎𝒑è𝒓𝒆 (𝑨)
d 𝒆𝒏 𝒎è𝒕𝒓𝒆 (𝒎)
𝑩 𝒆𝒏 𝒕𝒆𝒔𝒍𝒂 (𝑻)

 

 

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