Les caractéristiques du vecteur champ magnétique - Cours de Physique Chimie avec Maxicours

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Les caractéristiques du vecteur champ magnétique

Objectif : Un aimant ou une bobine parcourue par un courant crée un champ magnétique. Les propriétés magnétiques d’un point de l’espace peuvent être caractérisées par un vecteur, appelé « vecteur champ magnétique ».
Quelles sont les caractéristiques de ce vecteur ? Quelles sont les propriétés du champ magnétique en un point de l’espace ?

1. Le champ magnétique
a. Expérience 

 

Lorsqu’on approche l'aimant de l'aiguille aimantée (et inversement), l’aiguille aimantée s’oriente dans une direction particulière.

Les résultats de l’expérience sont les mêmes lorsqu’on remplace l’aimant par une bobine parcourue par un courant.
b. Notion de champ magnétique
L’espace qui se trouve autour d’un aimant ou d’une bobine parcourue par un courant possède des propriétés magnétiques qui sont détectées par la petite aiguille aimantée.

Une petite aiguille aimantée permet :
- de mettre en évidence l'action à distance de la perturbation magnétique
- d’obtenir la direction du champ magnétique dans une petite région de l’espace.

Par convention, le pôle de l’aiguille aimantée qui pointe vers le pôle nord de l’aimant est le pôle sud de l’aiguille.
2. Le vecteur champ magnétique
Les propriétés magnétiques d’un point de l’espace peuvent être caractérisées par un vecteur, appelé « vecteur champ magnétique ».
a. Caractéristiques du vecteur champ magnétique
b. Mesure d’un champ magnétique
La valeur du champ magnétique se mesure à l’aide d’une sonde à effet Hall, ou teslamètre. Placée en un point M de l’espace, la sonde du teslamètre donne la valeur du champ magnétique en ce point.

Les mesures permettent de faire les observations suivantes :
- Plus le point M est proche de l’aimant, et plus la valeur du champ magnétique est élevée.
- Les zones où les valeurs du champ magnétique sont les plus grandes sont les deux pôles de l’aimant.
- Le champ magnétique créé par un aimant ne dépasse pas 0,1 T.
- Le champ magnétique créé par une bobine parcourue par un courant (électroaimant) peut atteindre quelques teslas.

Remarque : Lorsque l’on est suffisamment éloigné d’un aimant, le teslamètre mesure la valeur du champ magnétique terrestre (soit environ 5,0.10-5 T). 
c. Lignes de champ magnétique
On peut observer les lignes de champ magnétique en plaçant de la limaille de fer sur une plaque de plexiglas posée sur un aimant. Les grains de limailles s’orientent selon la direction du champ magnétique ; on obtient le spectre magnétique de l’aimant.

 

 En un point quelconque de l'espace, le vecteur champ magnétique est tangent à la ligne de champ.


Deux lignes de champ ne se coupent jamais car au point d’intersection des lignes la boussole aurait deux directions différentes, ce qui n’est pas possible.
3. Superposition de champs magnétiques
a. Expérience

 
b. Généralisation

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