Proposition dactivits concernant le palomagntismeIl est indispensable denvisager de travailler en collaboration avec le collgue de SPC : des ressources sont disponibles sur le site.

Les lves sauront ainsi dj :

quun aimant modifie les proprits de lespace. Il rgne dans lespace un champ dont laimant constitue la source. Comme les proprits de lespace sont modifies en particulier en sens et direction, ce champ sexprime au moyen dun vecteur, cest un champ de vecteurs.

que les caractristiques du vecteur champ magntique sont : sa direction son sens sa valeurmesure en tesla (T)

que certaines substances sont magntiques (le fer, le nickel, la magntite (Fe2+Fe23+O4) et certaines roches les contenant)

Il deviendra alors envisageable de mettre en uvre des activits en lien direct avec le programme de SVT.

Modlisation de lacquisition dune aimantation thermormanente par les roches du plancher ocanique laxe dune dorsale.

I-Pour commencer, une exprience filme

Dispositif exprimental

tige en fer pendue attire par laimant, la tige est dvie par rapport la verticaleAimant puissant tir dun haut-parleur

tige en fer pendueAimant puissant tir dun haut-parleur

On chauffe lextrmit de la tige avec un chalumeau actylneVido point de curie tige en fer

II-Une maquette

Le matriel ncessaire

2 rgles qui servent de guide1 petit treuil1 alimentation 30V/10A1 lectro-aimant, source de champ magntique (reprsente le champ magntique terrestre)fil reliant le treuil une planche

Le miel dans lequel baigne un petit aimant reprsente un matriau rocheux du plancher ocanique qui refroidit aprs avoir cristallissur une planche, des cupules en plastique remplies de miel liquide dans lequel baigne un aimant droit (agitateur magntique recycl)

Le fonctionnement

Le treuil est actionn : il tracte la planche. Les bacs glaons dfilent devant llectro-aimant ; en passant devant lentrefer, de la bobine, laimant plong dans le miel soriente selon une direction et un sens correspondant au champ magntique produit par llectro-aimant (vido rotation aimant miel).A chaque fois quun bac a dpass llectro-aimant, on inverse le sens du courant dans la bobine : le champ magntique sortant de lentrefer sinverse (inversion magntique). Le sens dans lequel sorientent les petits aimants baignant dans le miel alterne donc.

Le rsultat finalVido rsultats aimantations inverses

Travail de critique du modle avec les lves.

Quelques pistes : la temprature au-del de laquelle une roche du plancher ocanique perd son aimantation et en de de laquelle elle peut acqurir une aimantation, appele temprature de Curie est trs infrieure sa temprature de solidification. Cest donc une roche dj solide qui acquiert ainsi une aimantation de mme direction et de mme sens que le champ magntique terrestre du moment.

Travail de critique du modle avec les lves. le champ magntique est cr par des charges en mouvement.Dans la matire, les lectrons tournent autour des noyaux des atomes et des ions mais aussi sur eux-mmes. Chacune des diverses contributions des charges en mouvement cre en tout point de lespace un champ magntique lmentaire; ces champs lmentaires sannulent globalement et le champ total est en gnral nul. Toutefois dans la matire aimante, laimantation pralable a synchronis les mouvements de charges lectriques; en un point de lespace, les champs lmentaires sajoutent vectoriellement; le champ total nest pas nul.

Modle analogique de lenregistrement des anomalies magntiques au dessus dun fond ocanique, selon un trajet perpendiculaire laxe dune dorsale.

I-Le matriel ncessaire...

Planche surmontant des aimantsLa rgle qui surmonte la planche est aligne sur la direction du champ magntique terrestre.Les aimants sont placs perpendiculairement la direction du champ magntique terrestre.

Les aimants juxtaposs gnrent des champs magntiques de sens inverse.

Les aimants juxtaposs crent des champs magntiques de sens inverse.

II-Les mesures...

La sonde effet Hall est dabord place suffisamment loin des aimants pour permettre denregistrer la valeur de la composante horizontale du champ magntique terrestre.

La composante horizontale du champ magntique terrestre vaut ici -2,4 units arbitraires : cette valeur correspond au champ magntique cr par la Terre.

La sonde effet Hall est ensuite dplace cm par cm sur la planche, le long de la rgle gradue, suivant un trajet perpendiculaire aux aimants placs sous la planche. chaque position, la valeur de la composante horizontale du champ affiche sur le teslamtre est note.

III-La reprsentation graphique des rsultats...

Valeur de la composante horizontale du champ terrestre (Bh) mesure en plaant la sonde de Hall loin des aimantsValeur de la composante horizontale du champ mesur le long de la rgle (en passant au dessus des aimants, cm par cm)Positions (abscisses) o se trouvent les aimants partir des rsultats collects, on peut construire le graphe suivant :En ordonne, la valeur du champ mesur en UA et en abscisse, la position le long de la rgle gradue, dun bord lautre de la planche.-2,4

IV-Linterprtation des rsultats...

La valeur mesure le long de la rgle gradue est pour chaque position la somme algbrique des composantes horizontales du champ terrestre et du champ cr par la source magntique (aimant) situe juste en dessous de la sonde : lorsque le champ cr par laimant est de mme sens que le champ terrestre, la rsultante est suprieure en intensit au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNETIQUE POSTIVE)

ANOMALIES POSITIVES

La valeur mesure le long de la rgle gradue est pour chaque position la somme algbrique des composantes horizontales du champ terrestre et du champ cr par la source magntique (aimant) situe juste en dessous de la sonde : lorsque le champ cr par laimant est de mme sens que le champ terrestre, la rsultante est suprieure en intensit au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNETIQUE POSTIVE) lorsque le champ cr par laimant est de sens oppos par rapport au champ terrestre, la rsultante est infrieure en intensit au champ terrestre (= ANOMALIE MAGNTIQUE NGATIVE)

ANOMALIES POSITIVESANOMALIES NEGATIVES

V-Variantes envisageables

On peut modifier le dispositif en simulant un enregistrement ralis perpendiculairement laxe dune dorsale avec : une anomalie centrale positive une symtrie de part et dautre de la dorsale un espacement irrgulier des aimantsavant de comparer le graphique obtenu avec un vrai profil magntique.

VI-Comparaison avec un vrai profil magntique et mise en relation avec la peau de zbre