L’électromagnétisme

Lien entre électricité et électromagnétisme L’électromagnétisme constitue l’ensemble des phénomènes résultant de l’interaction entre l’électricité et le magnétisme Il existe un lien très étroit entre ces 2 concepts puisque… la circulation du courant électrique dans un fil génère un champ magnétique (CM) dans certaines conditions, un CM peut générer un courant électrique

Le CM produit par l’électricité dynamique Lorsque qu’un courant électrique circule dans un fil, il se crée instantanément un champ magnétique autour de ce fil Le champ magnétique existe tant et aussi longtemps que le courant circule et disparait aussitôt que le courant cesse de circuler

Description de la forme du CM autour d’un fil droit Ce champ magnétique est représenté par un ensemble de cercles concentriques dont les centres se situent exactement sur le fil En réalité ces cercles sont plutôt des cylindres qui enveloppent le fil, mais la coupe transversale révèlera des cercles

Forme du CM autour du fil droit

Fil traversant un plan

Sens des lignes de CM Première règle de la main droite (PRMD) Le pouce pointe dans le sens conventionnel de circulation du courant dans le fil droit (borne + vers borne -) Les autres doigts de la main s’enroulent dans le sens de rotation des lignes de CM Les lignes de CM sortent toujours d’un pôle « N » pour entrer dans un pôle « S »

La PRMD

Inversion de la polarité de la source Si on inverse la polarité de la source d’alimentation, le sens des lignes de force du CM est inversé, mais la forme du champ demeure la même

La boussole autour du fil Les lignes sortent encore et toujours du pôle « N » pour entrer dans le pôle « S »

http://www. sciences. univ-nantes http://www.sciences.univ-nantes.fr/sites/genevieve_tulloue/Elec/Champs/topoB.html Animation aimant fil droit solénoïdes http://www.youtube.com/watch?v=CfUCOlMoQvE vidéo première règle main droite 3 min 25

Intensité du CM Plus on s’éloigne du fil, moins le CM est intense Plus la valeur du courant qui circule dans le fil (le nombre d’ampères) est élevée, plus le CM est intense

CM d’un solénoïde Un solénoïde est une bobine constituée de plusieurs enroulements (appelés des « spires ») de fil conducteur Le cumul des spires a comme effet une augmentation importante de l’intensité du CM Pour mettre en évidence un CM on utilise de la limaille de fer (de petits grains de forme allongée qui s’alignent parallèlement aux lignes de CM) STE

CM autour d’un solénoïde tel que révélé par la limaille de fer

Un solénoïde et son CM

Forme du CM d’un solénoïde : comme celui d’un aimant droit

Sens des lignes de CM: deuxième règle de la main droite (DRMD) Les doigts s’enroulent dans le sens conventionnel du courant qui parcourt le solénoïde et le pouce pointe vers le pôle Nord du solénoïde

La DRMD

Orientation des lignes de CM dans un solénoïde (DRMD)

Orientation avec la DRMD

Attraction ou répulsion? Y aura-t-il répulsion ou attraction entre l’aimant et le solénoïde? Attraction!

En résumé

http://phet.colorado.edu/fr/simulation/generator PHET animation JAVA

Avantages des solénoïdes sur les aimants droits Contrairement à l’aimant, le CM d’un solénoïde peut être « allumé » ou « éteint » à volonté Le sens des lignes du CM peut être inversé à volonté simplement en inversant le sens du courant dans le solénoïde, ce qui n’est pas possible avec un aimant droit On peut modifier l’intensité du CM d’un solénoïde, mais pas celle d’un aimant droit Pour toutes ces raisons, les solénoïdes sont extrêmement répandus dans les objets technologiques

3 façons d’augmenter l’intensité du CM d’un solénoïde Augmenter l’intensité du courant. Plus l’intensité du courant qui circule dans le solénoïde est grande, plus le CM est intense. Augmenter le nombre de spires. Plus le nombre de spires est élevé, plus le CM est intense. Insérer un noyau de substance ferromagnétique. L’insertion d’une tige de métal ferromagnétique (un noyau) à l’intérieur du solénoïde augmente l’intensité du CM.

L’électroaimant électroaimant Il s’agit d’un solénoïde à l’intérieur duquel on a inséré un noyau (une tige cylindrique) fait d’une substance ferromagnétique solénoïde

Électroaimant d’une grue

Intérieur de l’électroaimant d’une grue

microphone

Clavier d’ordinateur

Moteur électrique

Des « pick up » de guitare