Sources de champs magnétiques :

Définition

L’aimant ou une bobine modifie les propriétés de l’espace qui l’environne : on dit que l’aimant crée un champ magnétique dans son environnement.
L’aiguille aimantée permet de détecter le champ magnétique : c’est un détecteur de champ.

On appelle espace champs magnétiques l’espace qui entoure une source de champs magnétiques.

Sources de champs magnétiques

Les aimants, les bobines traversées par un courant électrique, la Terre sont des sources de champs magnétiques.

II. Vecteur champs magnétiques

Définition et caractéristiques $\overrightarrow{B}$

Le champ magnétique est caractérisé en tout de l’espace par le vecteur champ magnétique $\overrightarrow{B}$ dont les caractéristiques sont :

  • Direction : axe de l’aiguille
  • Sens : du pôle Sud vers le pôle Nord de l’aiguille
  • Intensité ou norme : $B$ se mesure à l’aide d’un tesla mètre et s’exprime en tesla (T).

Champs magnétiques créés par les sources

  • Champ magnétique crée par les aimants :
    • Champ créé par un aimant droit

En tout point de l’espace, le vecteur champ a pour :

  • Direction : la tangente a la ligne de champ
  • Sens : celui de la ligne de champ

Spectre magnétique : c’est l’ensemble des lignes de champ

    • Champ créé par un aimant en U

Les lignes de champ sortent par le pôle Nord et convergent vers le pôle Sud.

À l'intérieur de l'aimant, des lignes de champ sont parallèles : le champ magnétique est Uniforme dans cette région.

  • Champ magnétique crée par les courants
    • Champ magnétique d'un courant rectiligne

Caractéristiques de $\overrightarrow{B}$ :

  • Point d'application : point M
  • Direction : La tangente a la ligne de champ passant par M
  • Sens : La main droite est posée sur le fil de sorte que la paume soit tournée vers M, le pouce écarté indique le sens de $\overrightarrow{B}$.
  • Norme : $B = 2\times 10^{-7} \times \dfrac{I}{d}$

    • Champ magnétique $\overrightarrow{B}$ crée par un solénoïde

a) règle de la main droite
Lorsque la main empoigne la bobine avec les 4 doigts dans le sens de I, le pouce pointe vers

Caractéristiques de $\overrightarrow{B}$ :

Un solénoïde est une bobine dont la longueur est 10 fois son rayon (L=10r).
Le champ magnétique à l'intérieur d'un solénoïde est uniforme.
L'intensité du champ magnétique $\overrightarrow{B}$ intérieur est $B =\mu。n I$

$\mu_0 = 4\pi.10^{-7}$ (SI) perméabilité du vide

$n = \dfrac{N}{L}$ : nombre de spires par mètre

$I$ intensité du courant (A)

Remarque : $n = \dfrac{N}{L}$ avec $N$ = nombre de spires total et $L$= longueur du solénoïde.

    • Champ magnétique créé par une bobine plate circulaire

Caractéristiques de $\overrightarrow{B}$ à l'intérieur de la bobine :

  • Direction : axe de la bobine
  • Sens : donné par la règle la main droite
  • Norme : $B = \dfrac{\mu_0NI}{2R}$

Avec $N$ = nombre de spires total et $R$ = rayon de la bobine

Remarque :

Dans un solénoïde $I > 10R$ tandis que dans une bobine plate $R > l$.

    • Champ magnétique crée par les bobines de Helmholtz :

C'est un ensemble de deux bobines plates circulaires parcourues par des courants de même sens, distants de R (rayon des bobines).

Caractéristiques de $\overrightarrow{B}$ entre les bobines :

  • Direction : axe de symétrie des deux bobines
  • Sens : donnée par la règle de la main droite
  • Norme : $B = 0,72 \dfrac{\mu_0NI}{R}$

Champ magnétique Terrestre

C'est le champ magnétique crée par la Terre.

  • $\overrightarrow{B_t}$ : Champ magnetique Terrestre
  • $\overrightarrow{B_t} = \overrightarrow{B_h} + \overrightarrow{B_v}$ ou $\overrightarrow{B_h}$ = horizontale de
  • $D$ = déclinaison du lien
  • $I$ = inclinaison du lien

$D{\overrightarrow{B_h}} = B_tCos(i) \overrightarrow{B_v} = B_tSinI$

On prendra : $B_h = 2.10^{-5}T$

Remarque : Une aiguille alimentée montée sur un pivot vertical indique $\overrightarrow{B}$ (rôle d'une boussole).