Chap 1 : Eléments de magnétisme

Chap 1 : Eléments de magnétisme1 Les grandeurs magnétiques fondamentales:

- Champs et coefficients caractéristiques

- Différence de potentiel magnétique – force magnéto-motrice

- Flux magnétique

2 Lois physiques essentielles

- Théorème d’ampère

- Conservation du flux

3 Effets électromagnétiques

- Loi de Laplace

- Loi de Faraday

- Loi de Lenz

1 - Les grandeurs magnétiques fondamentales

Un « Champ magnétique » est un lieu où se manifestent des phénomènes magnétiques.

Pour le caractériser, on attribue à chaque point de cet espace un vecteur dit « Vecteur champ magnétique » ou « excitation magnétique » :

On le note : H Son module se mesure en [A/m]

Les sources de champ sont appelées des « Aimants », ceux-ci

peuvent être « naturels » ou artificiels c.a.d. des

« électroaimants »

Pour décrire la topologie du champ, on dessine des lignes de champs.Une « ligne de champ » est une ligne imaginaire en tout point tangente au champ.

Le « spectre » est l’ensemble des lignes de champ.


Les aimants ont deux pôles: un Nord et un Sud qu’on ne peut dissocierce qui fait que le Champ magnétique est un champ axial

Les lignes de champs sont orientées du nord vers le sud (à l’extérieur des aimants).

Spectre d’un aimant droit Spectre d’un solénoïde

NS

N

S

Pour trouver le sens des lignes de champ, on utilise la règle du tire-bouchon


La matière réagit en présence d’un champ d’excitation H

Tous les matériaux ne réagissent pas de la même manière :la conséquence de H est l’induction B

Dans le vide B0 = µ0hB se mesure en Tesla [T]

µ0 est la perméabilité du vide,

c’est une constante universelle qui vaut :

µ0 =4 (SI)

Dans la matière B = µH = µ0 µrHµ est la perméabilité absolue du matériau

µr est la perméabilité relative


La plus part des matériaux ne s’aimantent pas, ont dit qu’ils

sont: amagnétiques µr = 1µ ≈ µ0

Quelques matériaux s’aimantent (Le Fer, le Nickel, le Cobalt), on

dit qu’ils sont ferromagnétiques µr >>1 µ >> µ0

De plus la perméabilité n’est pas constante et on est obligé de fournir la courbe de magnétisation.

C’est la courbe des variations de B en fonction de H

Courbe de magnétisation. C’est la courbe des variations de B en fonction de H

H en (A/m)

B en (T)

amagnétique

Première aimantation

Coude de saturation

Hystérésis

Cycle d’Hystérésis

Br

Rémanent

HcCoercitif

Courbe de magnétisation. C’est la courbe des variations de B en fonction de H

H en (A/m)

B en (T) Matériau doux

Matériau dur

Fer

H dl

P1

P2

P1

P2C

H dl

C

H

dl

Circulation d’un vecteur le long d’un parcours

2

1

12 *P

P

ldHU dlH

C*)c(

Lois générales

sens du parcours

i1i3

i2

sens de la normale à la surface s’appuyant sur C(règle du tire-bouchon)

C

nildHC

*)c(

sens du parcours

C sens de la normalen

spires

i

Théorème d’Ampère

Flux d’un vecteur au travers d’une surface

n

ds

B S

n

ds

SB

S

S sdB

*)(

cos.cos***

SSSS

dsBdsBdsB

Lois générales

n

B

dS

S surface fermée

n

tronçon de tube de champ

n

S1

S2 < S1

B1

B2 > B1

B2

1

0*)( SS sdB

Conservation du flux

Loi de Laplace

|F| = B.I.L.sin F

iL

B

i

dl

B

df

BldifdF

*

Loi de Laplace

|F| = B.I.L.sin F

iL

B

i

dl

B

df

BldifdF

*

Loi de Faraday dt

deBA

dx

l

nB

A

B

+

-

v

orientationdu circuit

A

B

eBA

B

A

B

n

r

l

iB

N spiressection S

B

A

eBA

i1

i2

N

1

N

2

11

12

22 21

Loi de LenzB

A

B

+

- v

orientationdu circuit

sens réel du courant

i

FR

vitesse de déplacement

Force due à i

B-

A

eBA

+i

R

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Chap 1 : Eléments de magnétisme