LE FERROMAGNETISME Rappels : le champ magnétique 1.1 Définitions Un champ magnétique est une région de l’espace où une particule chargée : * est soumise à une force lorsqu’elle est en mouvement; * n’est soumise à une aucune force lorsqu’elle 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. S’il y a un champ magnétique, il y a des lignes, appelées « lignes de champ magnétique ». L’ensemble des lignes de champ magnétique constitue « le spectre du champ magnétique »

1.2 Vecteur champ magnétique Un champ magnétique est caractérisé par une grandeur vectorielle : Le vecteur champ magnétique noté Le vecteur possède : * une origine : c’est le point de la région de l’espace considéré; * une direction : c’est la tangente à la ligne de champ au point considéré; * un sens : sens Sud-Nord de l’aiguille aimantée; * une intensité ( ou une valeur ) , notée B. elle est mesurée en Tesla ( T ). On utilise souvent le millitesla ( mT ). 1.3 Détermination de l’orientation du champ magnétique Le champ magnétique sort par la face Nord et rentre par la face Sud.

1.4 Composition de deux champs magnétiques = + 1.5 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 = µ0 µ0 = 4π.10-7 H/m µ0 est la perméabilité du vide. L longueur de la bobine ( en m ); N nombre de spires ; B en T.

2. Flux d’un champ à travers une surface S. F.é.m. Le flux du champ magnétique à travers une surface orientée : Φ = = BScosα α est l’angle entre Φ en Weber ( Wb ) ; B en Tesla; S en m2. Si N spires traversées par le champ magnétique : Φ = = NBScosα Si le flux Φ varie dans le temps, on a une apparition d’une f.é.m. induite e. e = dΦ en Weber; dt en s; e en volt. S

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 l’intensité du champ dans son entourage. Ce sont des corps ferromagnétiques ou ferrimagnétiques.

3.2 Définitions On a une pièce ferromagnétique placée dans un champ magnétique La pièce s’aimante sous l’effet du champ et à son tour induit ( crée ) un champ magnétique qui se superpose au champ magnétique . : vecteur excitation magnétique. H en A/m. µr : perméabilité relative du matériau ferromagnétique. µr > 1

µ : perméabilité du milieu. En tout point de l’espace, on définit le vecteur excitation magnétique par : Bobine torique dans l’air : L’expression 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 d’aimantation Hc : excitation coercitive : c’est l’excitation qu’il faut produire pour annuler le champ B. Br : champ magnétique rémanant : c’est le champ magnétique qui reste lorsqu’on annule H.

Cycle d’Hystérésis d’un matériau ferromagnétique : c’est le dédoublement de la caractéristique B( H ). Deux zones : - Zone linéaire : B = µH avec µ constant. Et µ = µ0µr Cela veut dire que µr est constant dans la zone linéaire. - zone de saturation : B = µH Mais µ ( donc µr ) varie d’un point à un autre de la caractéristique. Lorsqu’on a un cycle large : on a un matériau magnétique “dur”. On utilise le matériau magnétique dur pour la fabrication des aimants. Lorsqu’on un cycle étroit : on a un matériau magnétique “doux”. On l’utilise pour la fabrication des transformateurs.

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