Champ magnétique

Comment créer un champ mag.?

• définition du champ: espace où une force magnétique s‘exerce sur un aimant ou un objet en fer

• créé par un aimant permanent (droit, en U, …)

• aimant a toujours 2 pôles (S, N) – démonstration avec une aiguille aimantée

• les pôles ne peuvent pas être isolés

Comment le décrire?

• vecteur champ magnétique B• vecteur B – direction de l‘aiguille aimanté, sens

de son pôle sud vers son pôle nord• l‘unité tesla (T)• valeur mesurée par un teslamètre – principe ici• comment visualiser un champ magnétique?• aiguilles aimantées• limailles de fer• superposition des champs – B = Bi

Champ magnétique terrestre

• la Terre se comporte comme un aimant droite qui est incliné d‘environ 10° par rapport à l‘axe de la Terre

• spèctre magnétique

(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_magn%C3%A9tique_terrestre)

Champ magnétique terrestre

• => lignes de champ ne sont parallèles à la surface

• EXP: mesure du champ

• composante verticale et horizontale; BH=20 T

• champ influencé par le Soleil - ici

Champ cré par un courant él. I

• EXP – aiguille aimanté à proximité d‘un fil rectiligne

• elle est toujours perpendiculaire au fil!

• lignes de champ et vidéo de l‘expérience

• sens des lignes – règle de la main droite (pouce – sens du courant, doigts – sens des lignes de champ)

Champ cré par un courant él. II

• EXP – aiguille aimanté à proximité d‘une bobine (solénoïde)

• lignes de champ• comment B dépend de i ?• EXP: On mesure simultanément B et i • résultat: B ~ i !• valeur du champ à l‘intérieur B=0Ni/l• 0 – perméabilité du vide(4x10-7 SI)

Forces électromagnétiques I

• une bobine suspendue à un fil devant un aimant• bobine est attirée (ou répoussée)• on change le sens du courant – c‘est autrement• on change les pôles de l‘aimant – c‘est

autrement• => le sens de la force dépend du sens du champ

magnétique et du sens du courant électrique

Forces électromagnétiques II

• un fil rectiligne et un aimant en U• force exerce vers l‘intérieur ou vers l‘extérieur• on change le sens du courant – c‘est autrement• on change les pôles de l‘aimant – c‘est

autrement• => le sens de la force dépend du sens du champ

magnétique et du sens du courant électrique• règle de la main gauche ou de trois doigts de la

main droite• valeur: F = Bilsin

Applications pratiques

• haut-parleur

• moteur électrique

Le haut-parleur électrodynamique

• il est constitudé de:• un aimant (créé un champ mag. radial)• une bobine parcourue par un courant él. qui est placé sur l‘aimant et

qui peut vibrer• une membrane fixée sur la bobine• schéma

(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Haut-parleur)

Le haut-parleur électrodynamique

• principe de fonctionnement• courant alternatif passe par la bobine => ses

pôles magnétiques varient => elle est alternativement attirée et repoussée par l‘aimant => la membrane fixée à la bobine vibre => comme chaque corps qui vibre, elle produit le son

• EXP: modèle d‘un haut parleur: une bobine suspendue sur un ressort placé dans un champ magnétique de l‘aimant permanent

Moteur électrique à courant continue

• est constitué de:

• un stator – aimant ou électroaimant – qui crée un champ magnétique

• un rotor – bobine – qui tourne dans ce champ

• un commutateur qui change le sens du courant dans la bobine

Moteur électrique à courant continue

• schéma(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A9lectrique)

• principe de fonctionnement – un applet

Couplage électromécanique• moteur x générateur• la même composition: stator, rotor• on fait tourner par le rotor => une tension apparaît aux bornes du stator =>

générateur• un courant traverse le rotor => il tourne => moteur• conversion de l‘énergie mécanique en énergie électrique et réciproquement• haut-parleur x microphone• la même composition: aimant, bobine• un courant traverse la bobine => elle vibre => production du son => haut-

parleur• une onde sonore arrive sur la membrane (bobine) => la bobine vibre => une

tension apparaît à ses bornes (induction électromagnétique) => microphone

• conversion de l‘énergie mécanique (onde sonore) en énergie électrique et réciproquement