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LE FERROMAGNETISME 1.Rappels : le champ magnétique 1.1 Définitions Un champ magnétique est une région de lespace où une particule chargée : * est soumise.

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1 LE FERROMAGNETISME 1.Rappels : le champ magnétique 1.1 Définitions Un champ magnétique est une région de lespace où une particule chargée : * est soumise à une force lorsquelle est en mouvement; * nest soumise à une aucune force lorsquelle est immobile. La force, dite « électromagnétique » permet de détecter la présence du champ magnétique. On montre que le courant est une source de champ magnétique. Sil y a un champ magnétique, il y a des lignes, appelées « lignes de champ magnétique ». Lensemble des lignes de champ magnétique constitue « le spectre du champ magnétique »

2 1.2 Vecteur champ magnétique Un champ magnétique est caractérisé par une grandeur vectorielle : Le vecteur champ magnétique noté Le vecteur possède : * une origine : cest le point de la région de lespace considéré; * une direction : cest la tangente à la ligne de champ au point considéré; * un sens : sens Sud-Nord de laiguille aimantée; * une intensité ( ou une valeur ), notée B. elle est mesurée en Tesla ( T ). On utilise souvent le millitesla ( mT ). 1.3 Détermination de lorientation du champ magnétique Le champ magnétique sort par la face Nord et rentre par la face Sud.

3 1.4 Composition de deux champs magnétiques = Champ magnétique uniforme On a un champ magnétique uniforme lorsque les lignes de champ sont parallèles. Dans ce cas, en chacun des points, le champ magnétique a une valeur constante. 1.6 Expression de B On montre que B est proportionnel à I. Pour une bobine longue ( un solénoïde ) : B = µ 0 µ 0 = 4π H/m µ 0 est la perméabilité du vide. L longueur de la bobine ( en m ); N nombre de spires ; B en T.

4 2. Flux dun champ à travers une surface S. F.é.m. Le flux du champ magnétique à travers une surface orientée : Φ = = BScosα α est langle entre Φ en Weber ( Wb ) ; B en Tesla; S en m 2. Si N spires traversées par le champ magnétique : Φ = = NBScosα Si le flux Φ varie dans le temps, on a une apparition dune f.é.m. induite e. e = dΦ en Weber; dt en s; e en volt. S

5 3. Vecteur excitation magnétique 3.1 Matériau magnétique Un matériau magnétique est une substance qui, par sa présence, modifie dans son environnement, le champ magnétique: - en canalisant les lignes de champ; - en augmentant lintensité du champ dans son entourage. Ce sont des corps ferromagnétiques ou ferrimagnétiques.

6 3.2 Définitions On a une pièce ferromagnétique placée dans un champ magnétique La pièce saimante sous leffet du champ et à son tour induit ( crée ) un champ magnétique qui se superpose au champ magnétique. : vecteur excitation magnétique. H en A/m. µ r : perméabilité relative du matériau ferromagnétique. µ r > 1

7 µ : perméabilité du milieu. En tout point de lespace, on définit le vecteur excitation magnétique par : Bobine torique dans lair : Lexpression de H montre que la relation H ( I ) est linéaire et ne dépend que de la géométrie du circuit magnétique, alors que B dépend aussi du milieu. 3.3 Courbe daimantation Hc : excitation coercitive : cest lexcitation quil faut produire pour annuler le champ B. Br : champ magnétique rémanant : cest le champ magnétique qui reste lorsquon annule H.

8 Cycle dHystérésis dun matériau ferromagnétique : cest le dédoublement de la caractéristique B( H ). Deux zones : - Zone linéaire : B = µH avec µ constant. Et µ = µ 0 µ r Cela veut dire que µ r est constant dans la zone linéaire. - zone de saturation : B = µH Mais µ ( donc µ r ) varie dun point à un autre de la caractéristique. Lorsquon a un cycle large : on a un matériau magnétique dur. On utilise le matériau magnétique dur pour la fabrication des aimants. Lorsquon un cycle étroit : on a un matériau magnétique doux. On lutilise pour la fabrication des transformateurs.

9 4.Le théorème dAmpère 4.1 Force magnétomotrice On appelle force magnétomotrice, le nombre dampère-tours NI nécessaires pour obtenir un champ magnétique donné en un point du circuit. F = N I 4.2 Enoncé du théorème dAmpère La circulation de lexcitation magnétique le long dun contour fermé ( C ) est égale à la somme algébrique des ampèretours entourés par ( C ).


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