Électromagnétisme L’électromagnétisme est l’étude d’un champ magnétique créé par le passage de courant dans un conducteur électrique ainsi que de ses propriétés. l’étude champ magnétique propriétés.

Champ magnétique d’un courant rectiligne. schema1.swf Le courant électrique crée, autour du conducteur, un champ magnétique. Le champ magnétique forme un cylindre dont l’axe est le conducteur ; dans un plan perpendiculaire au conducteur, les lignes d’induction sont des circonférences concentriques. Le sens du champ magnétique dépend du sens de circulation du courant. Connaissant le sens de circulation du courant dans le conducteur, on peut déterminer le sens du champ (ligne d’induction).

Règle du bonhomme d’Ampère Coucher le bonhomme face au conducteur, le courant conventionnel lui entrant par les pieds, Coucher le bonhomme face au conducteur, le courant conventionnel lui entrant par les pieds, et lui sortant par la tête. Le bras gauche indique le Nord de l’aiguille aimantée située sous le conducteur. Le bras gauche indique le Nord de l’aiguille aimantée située sous le conducteur.

Règle du tire-bouchon de Maxwell Le sens de rotation de la poignée indique le sens des lignes d’induction. Placer le tire-bouchon dans l’axe du conducteur. Placer le tire-bouchon dans l’axe du conducteur.   Le faire tourner pour qu’il se déplace dans le sens du courant conventionnel. Le sens de rotation de la poignée indique le sens des lignes d’induction. Le faire tourner pour qu’il se déplace dans le sens du courant conventionnel.

Champ magnétique d’un conducteur circulaire : la spire Conclusion. La spire parcourue par un courant se comporte comme un aimant extra plat, elle possède une face Nord et une face Sud. Les lignes d’induction pénètrent par une face de la spire sortent par l’autre  Conclusion. La spire parcourue par un courant se comporte comme un aimant extra plat, elle possède une face Nord et une face Sud. Les lignes d’induction pénètrent par une face de la spire sortent par l’autre

Champ magnétique d’un solénoïde schema2.swf Un solénoïde est une bobine longue par rapport à son diamètre formé d’un conducteur enroulé régulièrement en hélice. Un solénoïde parcouru par un courant s’assimile à un aimant droit : Il possède un pôle Nord et un pôle Sud. Il crée un champ magnétique constitué de lignes d’induction rappelant celui de l’aimant droit. La bobine produisant le champ magnétique se nomme bobine magnétisante. Remarque. Si on inverse le sens de circulation du courant électrique dans le solénoïde, on observe : Que le spectre magnétique ne varie pas. Que l’orientation des pôles s’inverse.   Connaissant le sens de circulation du courant électrique dans la bobine, on peut déterminer les pôles magnétiques.

Règle du bonhomme d’Ampère Le bras gauche indique le Nord du solénoïde. Coucher le bonhomme face au conducteur, le courant conventionnel lui entrant par les pieds et lui sortant par la tête   Le bras gauche indique le Nord du solénoïde. Coucher le bonhomme face au conducteur, le courant conventionnel lui entrant par les pieds et lui sortant par la tête

Règle du tire-bouchon de Maxwell si le tire-bouchon pénètre, c’est le pôle S. Si le tire-bouchon sort, c’est le pôle N. Placer le tire-bouchon dans l’axe de la bobine. Le faire tourner pour qu’il se déplace dans le sens du courant. Placer le tire-bouchon dans l’axe de la bobine.   Le faire tourner pour qu’il se déplace dans le sens du courant. Le tire-bouchon progresse dans le sens des lignes d’induction qui vont : du S au N à l’intérieur de la bobine, du N au S à l’extérieur de la bobine.  En fait, si le tire-bouchon pénètre, c’est le pôle S. Si le tire-bouchon sort, c’est le pôle N.

Règle de la paume de la main droite pour que le courant entre par le poignet, et sorte par le bout des doigts. Poser la paume de la main droite face à la bobine (sans la toucher) Le pouce de la main indique la direction du Nord de la bobine. Poser la paume de la main droite face à la bobine (sans la toucher) pour que le courant   entre par le poignet, et sorte par le bout des doigts. Le pouce de la main indique la direction du Nord de la bobine.

Valeur numérique d’un champ magnétique (H ) H= NI / L Soit une bobine longue comportant N spires parcourues par un courant I.   Il est facile de montrer que l’intensité du champ magnétique de la bobine H au centre de la bobine : est proportionnelle au courant I ; est proportionnelle au nombre de spires placées par unité de longueur : N/L. H= NI / L N : nombre de spire de la bobine, I  : intensité en ampères, L : longueur di solénoïde en m ; H : intensité du champ magnétique (At /m). L’unité d’intensité du champ magnétique est l’ampère-tour par mètre (At/m). Le produit NI représente les ampères-tours (At) de la bobine.

Augmentation du champ magnétique Par ajout d’un noyau ferromagnétique En ajoutant un noyau de fer, on augmente considérablement la densité du flux magnétique.

On augmente le nombre de spire En augmentant le nombre de spires, on renforce le champ

On augmente l’intensité En accroissant le courant, on renforce le champ

Champ magnétique d’un tore - Le champ magnétique se trouve à l’intérieur du tore - Le champ magnétique n’a pas de sens  absence de pôles magnétiques - Il n’y a pas de champ magnétique à l’extérieur du tore. Un tore est un solénoïde annulaire (en forme d’anneau).

L’induction magnétique Le vecteur d’induction magnétique ß en un point du champ magnétique H se caractérise par :  -une origine (le point considéré) -une direction (voir l’aiguille aimantée) -un sens (du pôle S au pôle N de l’aiguille) -une intensité (grandeur de la force exercée)   Vecteur d’induction magnétique

Valeur numérique de l’induction Donc: ß0= µ0 x H Dans les milieux non magnétiques: vide, air, métaux non magnétique, la perméabilité magnétique se représente par µ0 et l'induction magnétique par ß0 La perméabilité magnétique µ0 vaut 4 л 10 –7 (constante magnétique). Donc: ß0= µ0 x H   La perméabilité magnétique µ0 vaut 4 л 10 –7 (constante magnétique). En simplifiant, puisque 4л = 12.5 On a : µ0 = 1.25 x 10-6 Donc  ß0= 1.25 x 10-6 H pour une bobine sans noyau Ordres de grandeur d'induction. Induction magnétique terrestre: 0,00005T Aimant artificiel: quelques centièmes à quelques dixièmes de Tesla Bobine à noyau d'air: quelques centièmes de Tesla Sous un pôle de machine électrique: 1 à 2 T

Flux d'induction magnétique Φ Φ = ß x S   Φ= Flux d'induction en webers Wb ß= induction magnétique en Tesla T S= surface traversée par les lignes de force en m² Le flux d'induction magnétique Φ (phi) est l'ensemble des lignes de force (d'induction) issues du pôle nord d'un aimant traversant cette surface.   Par définition, le flux d'induction magnétique Φ à travers une surface S placée perpendiculaire aux lignes d'induction a pour expression:   Φ = ß x S Φ= Flux d'induction en webers Wb ß= induction magnétique en Tesla T S= surface traversée par les lignes de force en m²