Électromagnétisme scp4011-2. lélectromagnétisme aimant et champ magnétique. courant et champ...

ÉlectromagnétismeÉlectromagnétisme

SCP4011-2

L’électromagnétismeL’électromagnétisme

Aimant et champ magnétique.Aimant et champ magnétique.

Courant et champ magnétique.Courant et champ magnétique.

Électro-aimants. Électro-aimants.

Exemples d’utilisation des électro-aimants.Exemples d’utilisation des électro-aimants.

C’est quoi le magnétisme?C’est quoi le magnétisme?

Phénomène d’interaction à distancePhénomène d’interaction à distanceForce invisible qui attire ou repousseForce invisible qui attire ou repousseIl existe de façon naturelle autour de la Il existe de façon naturelle autour de la magnétite :magnétite : l’oxyde de fer Fel’oxyde de fer Fe33OO44

c’est l’aimant naturel et si on le frotte sur de c’est l’aimant naturel et si on le frotte sur de l’acier, celui-ci acquiert les mêmes propriétés.l’acier, celui-ci acquiert les mêmes propriétés.

Les aimants attirent le fer, le nickel, le Les aimants attirent le fer, le nickel, le cobalt et le chrome.cobalt et le chrome.

Origine atomique du magnétisme Origine atomique du magnétisme (Hors programme SCP4011)(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.

Pour en savoir plus

http://www.sciencetech.technomuses.ca/francais/schoolzone/basesuraimant.cfm#whatare

Moment magnétique de l’électron appelé spin

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 dechamp magnétique

lignes dechamp magnétique

Images tirées d’un diaporama deJulien Bok LPS-ESPCI

LMPQ-Paris 7

Intensité du champ magnétiqueIntensité du champ magnétique(Hors programme SCP4011)(Hors programme SCP4011)

C’est une force qui s’exerce sur une C’est une force qui s’exerce sur une masse magnétique en un point du champ.masse magnétique en un point du champ.

L’influence du champ varie d’un point à L’influence du champ varie d’un point à l’autre du champ.l’autre du champ.

L’intensité se mesure en oersted (Oe) du L’intensité se mesure en oersted (Oe) du physicien danois Oersted (l777-1851)physicien danois Oersted (l777-1851)

S N

P

Pôles Pôles

Ils se situent aux extrémités d’un aimantIls se situent aux extrémités d’un aimant

Le pôle attiré vers le nord terrestre est un Le pôle attiré vers le nord terrestre est un pôle nord.pôle nord.

Le pôle attiré vers le sud terrestre est un Le pôle attiré vers le sud terrestre est un pôle sud.pôle sud.

Les lignes de champ sortent du pôle nord Les lignes de champ sortent du pôle nord et entrent par le pôle sud d’un aimant.et entrent par le pôle sud d’un aimant.

S N

Aiguille d ’une boussoleAiguille d ’une boussole

S N

S N

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

La terre est un gros aimantLa terre est un gros aimant

Le pôle nord géographique est donc un pôle sud magnétique et le pôle sud est un pôle nord magnétique.

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

Image tirée d’un diaporama deJulien Bok LPS-ESPCI

LMPQ-Paris 7

AimantsAimants

S NS N

Les lignes de champ sont responsables des forces qui s’exercent entre 2 aimants

Attraction

N SS NRépulsion

Lignes de champLignes 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 courantEffet magnétique du courant

Un courant électrique crée autour de lui un Un courant électrique crée autour de lui un champ magnétique. (Oersted 1820)champ magnétique. (Oersted 1820)

Il agit donc comme un aimant.Il agit donc comme un aimant.

L’aiguille d’une boussole peut nous L’aiguille d’une boussole peut nous indiquer le sens des lignes de champ indiquer le sens des lignes de champ produites par le courant qui passe dans un produites par le courant qui passe dans un fil.fil.

Courant et champ magnétiqueCourant 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 magnétiqueVisualisation du champ magnétiqueautour d’un fil conducteurautour 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

DoncDoncLorsqu’un courant électrique traverse un fil Lorsqu’un courant électrique traverse un fil il crée un champ magnétique autour de lui.il crée un champ magnétique autour de lui.

Ce champ est orienté selon la règle de la Ce champ est orienté selon la règle de la main droite.main droite. Si l'on tient le conducteur dans la main droite, Si l'on tient le conducteur dans la main droite,

le le poucepouce orienté dans le orienté dans le sens du courantsens du courant, les , les doigtsdoigts pointeront dans le sens des pointeront dans le sens des lignes du lignes du champ. champ.

BoucleBoucle

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

BoucleBoucle

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

Les lignes de champ vont entrer par une Les lignes de champ vont entrer par une face de la boucle et sortir par l’autre.face de la boucle et sortir par l’autre.

Visualisation du champ Visualisation du champ magnétiquemagnétique

Champ magnétique entourant une boucle de courant circulaire

http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/freesite/fileadmin/users/83/Le_champ_magnetique.ppt

Boucle Boucle (suite)(suite)

Comme pour un aimant, la face de la Comme pour un aimant, la face de la boucle oboucle où les lignes de champ entrent ù les lignes de champ entrent sera un pôle sud.sera un pôle sud.

La face où ces lignes sortent sera un pôle La face où ces lignes sortent sera un pôle nord.nord.

S N

BobineBobine

Si nous enroulons un fil, nous obtenons Si nous enroulons un fil, nous obtenons une bobine formée de plusieurs boucles.une bobine formée de plusieurs boucles.

Une bobine enroulée régulièrement Une bobine enroulée régulièrement s’appelle un solénoïde.s’appelle un solénoïde.

Champ magnétique dans une bobineChamp magnétique dans une bobine

http://www.cegep-ste-foy.qc.ca/freesite/fileadmin/users/83/Le_champ_magnetique.ppt

Les lignes de champ de chacune des boucles s’additionnent

Électro-aimantÉlectro-aimant

Un solénoïde parcouru par un courant Un solénoïde parcouru par un courant devient un électro-aimant.devient un électro-aimant.

Il se comporte comme un aimant.Il se comporte comme un aimant.

Les lignes de champ entrent par le pôle Les lignes de champ entrent par le pôle sud et sortent du pôle nord.sud et sortent du pôle nord.

http://www2.fsg.ulaval.ca/opus/scphys4/resumes/22b.shtml

Identification des pôles d’un électro-aimant Identification des pôles d’un électro-aimant (méthode différente de celle vue dans le cahier sofad scp4011)(méthode différente de celle vue dans le cahier sofad scp4011)

Règle de la main droite:Règle de la main droite:

On enroule les On enroule les doigtsdoigts autour de la bobine dans autour de la bobine dans le le sens du courantsens du courant.. Le Le poucepouce indique alors le indique alors le

pôle nordpôle nord..

Pour trouver le sens du courant on Pour trouver le sens du courant on place le pouce vers le pôle nord, les place le pouce vers le pôle nord, les doigts indique alors le sens du courant.doigts indique alors le sens du courant.

http://membres.lycos.fr/electrotechcity/magnelec/electrom.htm

Quelques exemples d’utilisationsQuelques exemples d’utilisations

Comme aimant puissant pour soulever des Comme aimant puissant pour soulever des poids lourds ou amarrer des bateaux.poids lourds ou amarrer des bateaux.

Dans un haut-parleur pour créer un Dans un haut-parleur pour créer un mouvement de va et vient.mouvement de va et vient.

Trains à lévitation magnétique.Trains à lévitation magnétique.Imagerie par résonance magnétique.Imagerie par résonance magnétique.Stockage d’information en informatique.Stockage d’information en informatique.Dans un moteur électrique.Dans un moteur électrique.Dans un générateur.Dans un générateur.

Les deux derniers exemples seront étudiés dans un prochain diaporama sur l’induction électromagnétique

4 – Applications du magnétisme

http://www.afcan.org/dossiers_techniques/amarrage.html

AMARRAGE PAR ELECTRO-AIMANTS GEANTS

Railway Technical Research Institute

Petit testPetit test

En cliquant sur le lien tu auras accès à un En cliquant sur le lien tu auras accès à un test en ligne sur le magnétisme.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