Les phénomènes magnétiques

Vous avez sans doute déjà vu un aimant en barre ou en fer à cheval. Vous avez alors constaté que l'aimant avait la propriété d'attirer certains matériaux comme le fer.

Cette propriété d'attraction invisible s'appelle magnétisme. Lorsque l'on étudie les principes de l'électricité, il faut prendre en considération les effets du magnétisme.

En effet, la circulation du courant dans un conducteur crée un champ magnétique qui se trouve à la base du fonctionnement de nombreux appareils électriques.

Dans ce cours, vous étudierez les phénomènes associés au magnétisme produit par les aimants:

• l'électromagnétisme, engendré par la circulation d'un courant électrique dans un conducteur;
• l'induction électromagnétique.
• vous découvrirez certaines applications associées directement aux phénomènes magnétiques.

Résumé sur les phénomènes magnétiques :

Après cette étude sur les phénomènes magnétiques, vous devriez être en mesure de mieux comprendre l'interaction entre le magnétisme et le courant électrique.

Il apparaît toutefois important de récapituler les principaux éléments contenus dans cette étude.

Le magnétisme est cette propriété invisible que possèdent certains matériaux (les aimants) d'attirer des corps ferromagnétiques. Les aimants se classent en deux catégories :

• les aimants naturels ;

• les aimants artificiels.

Les aimants artificiels permanents conservent leur magnétisme après avoir été soumis à un champ magnétique. Les aimants artificiels temporaires, tels les électro-aimants, perdent leur propriété d'attraction si on enlève la source qui leur a fourni leur magnétisme.

Le champ magnétique est la portion d'espace où s'exercent les forces magnétiques. Il se compose d'une grande quantité de lignes invisibles que l'on nomme lignes de champ.

L'électromagnétisme est l'étude des effets magnétiques engendrés par la circulation d'un courant électrique dans un conducteur. Le champ magnétique créé dans de telles conditions possède les caractéristiques suivantes :

• il est situé dans un plan perpendiculaire au conducteur ;

• ses lignes de champ sont symétriques par rapport au centre du conducteur ;

• il agit sur toute la longueur du conducteur ;

• son intensité diminue lorsqu'on s'éloigne du conducteur.

Le sens des lignes de champ dépend du sens du courant. Si deux conducteurs sont parcourus par des courants circulant dans le même sens, on remarque un phénomène d'attraction entre eux. Si les courants sont inverses, il se crée une répulsion entre les conducteurs.

Un solénoïde est une bobine de fil comportant plus d'une spire et créant un champ magnétique comparable à celui d'un aimant permanent lorsqu'un courant électrique le parcourt. Pour augmenter l'intensité du champ magnétique d'un solénoïde, on monte la bobine sur un noyau ferromagnétique ; il devient alors un électro-aimant. Pour déterminer sa polarité magnétique, on utilise une boussole la règle de la main droite ou du tire-bouchon.

Parmi les applications de l'électromagnétisme, on retrouve les pôles des machines rotatives, les relais et les sonneries.

L'induction électromagnétique est le résultat des influences exercées entre les conducteurs, les courants et les champs magnétiques. Elle se manifeste de trois façons principales :

• induction d'une tension dans un conducteur qui se déplace dans un champ magnétique ;

• induction dans un conducteur fixe soumis à la variation d'un champ magnétique ;

• force exercée sur un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique.

Le sens de la tension induite dans un conducteur qui se déplace dans un champ magnétique dépend du sens de déplacement du conducteur et du sens du champ magnétique. Pour déterminer la polarité de la tension induite, on utilise la règle des trois doigts de Fleming.

La valeur de la tension dépend de la longueur du conducteur, de la vitesse de déplacement du conducteur et de l'intensité du champ magnétique. Si l'on place un conducteur porteur de courant dans un champ magnétique, il en résulte une force exercée sur le conducteur. Pour déterminer la force exercée sur le conducteur, on utilise la règle de la main gauche de Fleming.

Lorsque l'on place deux bobines à proximité l'une de l'autre, toute variation du champ magnétique de l'une induit une tension dans l'autre.

Ce résumé vous a permis de revoir les éléments importants relatifs aux phénomènes magnétiques. Bien qu'il s'agisse d'un phénomène abstrait, le magnétisme est vérifiable par son comportement et ses effets.