Électromagnétisme SCP4011-2

L’électromagnétisme Aimant et champ magnétique. Courant et champ magnétique. Électro-aimants. Exemples d’utilisation des électro-aimants.

C’est quoi le magnétisme? Phénomène d’interaction à distance Force invisible qui attire ou repousse Il existe de façon naturelle autour de la magnétite : l’oxyde de fer Fe3O4 c’est l’aimant naturel et si on le frotte sur de l’acier, celui-ci acquiert les mêmes propriétés. Les aimants attirent le fer, le nickel, le cobalt et le chrome.

Origine atomique du magnétisme (Hors programme SCP4011) Chaque électron est un petit aimant Les électrons ont tendances à s’associer deux à deux avec un magnétisme contraire. Ce qui annule l’effet magnétique dans la matière. Lorsque plusieurs électrons de la dernière couche ont un magnétisme dans le même sens, comme ceux de l’ion de fer dans la magnétite, alors nous avons un aimant. Moment magnétique de l’électron appelé spin Pour en savoir plus http://www.sciencetech.technomuses.ca/francais/schoolzone/basesuraimant.cfm#whatare

Images tirées d’un diaporama de Champ magnétique C’est la région de l’espace où l’aimant exerce son influence. Dans son champ magnétique un aimant exerce une force plus ou moins grande sur d’autres masses magnétiques. Les lignes de force d’un champ magnétique peuvent se voir en mettant de la limaille de fer près d’un aimant. S N lignes de champ magn é tique Images tirées d’un diaporama de Julien Bok LPS-ESPCI LMPQ-Paris 7

Intensité du champ magnétique (Hors programme SCP4011) C’est une force qui s’exerce sur une masse magnétique en un point du champ. L’influence du champ varie d’un point à l’autre du champ. L’intensité se mesure en oersted (Oe) du physicien danois Oersted (l777-1851) S N P

Pôles Ils se situent aux extrémités d’un aimant Le pôle attiré vers le nord terrestre est un pôle nord. Le pôle attiré vers le sud terrestre est un pôle sud. Les lignes de champ sortent du pôle nord et entrent par le pôle sud d’un aimant. S N

Aiguille d ’une boussole L’aiguille aimantée d’une boussole s’aligne sur les lignes du champ magnétique. S N

La terre est un gros aimant Le pôle nord géographique est donc un pôle sud magnétique et le pôle sud est un pôle nord magnétique. Image tirée d’un diaporama de Julien Bok LPS-ESPCI LMPQ-Paris 7 Boussole: Le pôle nord de l’aiguille de la boussole s’oriente vers le pôle nord géographique de la terre. Pour en savoir plus sur la boussole cliquez http://fr.wikipedia.org/wiki/Boussole

Aimants Les lignes de champ sont responsables des forces qui s’exercent entre 2 aimants Attraction S N S N Répulsion S N N S

Lignes de champ Lorsque les pôles opposés d'un aimant sont rapprochés, les lignes de champ s'épousent et les aimants s'attirent ensemble. Lorsque les mêmes pôles d'un aimant sont rapprochés, les lignes de champ s'éloignent les unes des autres et les aimants se repoussent mutuellement.                                      http://www.sciencetech.technomuses.ca/francais/schoolzone/basesuraimant.cfm#rule

Effet magnétique du courant Un courant électrique crée autour de lui un champ magnétique. (Oersted 1820) Il agit donc comme un aimant. L’aiguille d’une boussole peut nous indiquer le sens des lignes de champ produites par le courant qui passe dans un fil.

Courant et champ magnétique Rappel: Les lignes entrent par le sud et sortent du nord Les flèches noires indique le sens du courant dans le fil. Un peu plus http://labo.ntic.org/ph11f/mfwire_f.html

Visualisation du champ magnétique autour d’un fil conducteur Configuration de la limaille autour d’un conducteur rectiligne http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/freesite/fileadmin/users/83/Le_champ_magnetique.ppt

Donc Lorsqu’un courant électrique traverse un fil il crée un champ magnétique autour de lui. Ce champ est orienté selon la règle de la main droite. Si l'on tient le conducteur dans la main droite, le pouce orienté dans le sens du courant, les doigts pointeront dans le sens des lignes du champ.

Boucle Si un fil parcouru par un courant est tourné en forme de boucle…

Boucle Si un fil parcouru par un courant est tourné en forme de boucle… Les lignes de champ vont entrer par une face de la boucle et sortir par l’autre.

Visualisation du champ magnétique Champ magnétique entourant une boucle de courant circulaire http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/freesite/fileadmin/users/83/Le_champ_magnetique.ppt

Boucle (suite) Comme pour un aimant, la face de la boucle où les lignes de champ entrent sera un pôle sud. La face où ces lignes sortent sera un pôle nord. S N

Bobine Si nous enroulons un fil, nous obtenons une bobine formée de plusieurs boucles. Une bobine enroulée régulièrement s’appelle un solénoïde.

Champ magnétique dans une bobine Les lignes de champ de chacune des boucles s’additionnent http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/freesite/fileadmin/users/83/Le_champ_magnetique.ppt

Électro-aimant Un solénoïde parcouru par un courant devient un électro-aimant. Il se comporte comme un aimant. Les lignes de champ entrent par le pôle sud et sortent du pôle nord. http://www2.fsg.ulaval.ca/opus/scphys4/resumes/22b.shtml

Règle de la main droite: Identification des pôles d’un électro-aimant (méthode différente de celle vue dans le cahier sofad scp4011) Règle de la main droite: On enroule les doigts autour de la bobine dans le sens du courant. Le pouce indique alors le pôle nord. Pour trouver le sens du courant on place le pouce vers le pôle nord, les doigts indique alors le sens du courant. http://membres.lycos.fr/electrotechcity/magnelec/electrom.htm

Quelques exemples d’utilisations Comme aimant puissant pour soulever des poids lourds ou amarrer des bateaux. Dans un haut-parleur pour créer un mouvement de va et vient. Trains à lévitation magnétique. Imagerie par résonance magnétique. Stockage d’information en informatique. Dans un moteur électrique. Dans un générateur. Les deux derniers exemples seront étudiés dans un prochain diaporama sur l’induction électromagnétique

4 – Applications du magnétisme Railway Technical Research Institute AMARRAGE PAR ELECTRO-AIMANTS GEANTS http://www.afcan.org/dossiers_techniques/amarrage.html Railway Technical Research Institute

Petit test En cliquant sur le lien tu auras accès à un test en ligne sur le magnétisme. http://public.sogetel.net/rthibaudeau/hot_magnetisme/magnetisme_p1.htm

Fin Par Florent Martin Centre l’Escale flmartin@csdraveurs.qc.ca Mai 2006