Spectre magnétique

Plaçons un carton sur un aimant et saupoudrons la au carton un léger choc, on voit que courbes régulières. On a réalisé décris par les grains de limaille suivent limaille est polarisé et de sens de champ magnétique existe des courbes qui sont tangentes aux vecteurs champs magnétiques lle est orientée dans le sens des vecteurs champs magnétiques sur un aimant et saupoudrons lalimaille de fer sur le carton choc, on voit que la limaille s’oriente et leur ensemble forme des réaliséle spectre magnétique de l’aimant. De plus les courbes de limaille suivent précisément la ligne d’induction. Le et de sens de sud vers le nord comme l’aiguille l’aimanté.

Variation de la déclinaison

Aux divers point de la terre, la déclinaison n’est pas la même. Elle varie avec un même lieu et aussi avec le temps.

Variation avec le lieu

En divers point du globe et à l’instant donné, les déclinaisons ont des vecteurs différents. Par exemple : Plus de 5° de différent entre Strasbourg et Brest. De plus on dresse la carte de déclinaison sur lesquelles les points d’égalités de déclinaisons sont réunis par des courbes appelées lignes isogones; ces lignes sont utilisés par les marins pour se diriger.

Variation avec le temps 

La déclinaison varie au cours d’une même journée en un lieu donnée. On appel cette variation de faible amplitude par variation diurre. L’écart de la variation dans une journée peut atteindre 8’à10’. En un même lieu, il existe des variations de grande amplitude de période très grand appelées variation séculaires.

Expérience d’œrsted (1819)

A proximité d’un fil rectiligne horizontal AB, tendus dans le plan du méridien magnétique, plaçons une petite aiguille aimantée SNmobile sur un pivot vertical. Initialement l’aiguille est parallèle au fil.
Quand on passe un courant dans le fil AB. On observe que l’aiguille dévie et tend à se mettre une croix avec le courant. Si on cesse de faire passer le courant : l’aiguille revient à sa position initiale parallèle à AB.
La déviation se manifeste à tout point autour du fil. Elle change de sens si l’on passe au dessus du fil ou quand on intervertit le sens du courant. Elle diminue lorsqu’on s’éloigne du fil (figure 2-7).

Conclusion

Le courant crée un champ magnétique dans l’espace qui l’environne. L’expérience cidessus a pour la premier fois, montré une liaison entre l’électricité et le magnétisme. Elle a donné naissance à l’électromagnétisme.

Sens de la déviation de l’aiguille, Règle d’Ampère

On suppose qu’un observateur couché sur le fil, le courant entre par ses pieds et sort par sa tête. Si cet observateur d’Ampère (désigné sous le nom d’observateur d’Ampère) regarde l’aiguille ; voit le pôle nord de l’aiguille dévié vers sa gauche. On peut dire encore : le pôle nord de l’aiguille est dévié vers la gauche de l’observateur d’Ampère. Sur la figure 2-8 : l’intensité du courant est dirigée de gauche vers la droite lorsque l’aiguille aimantée est placée au-dessus du fil, le pôle nord est dévié en avant de la feuille.

Champ coercitif ; cycle d’hystérésis

Continuons l’expérience précédente en inversant le sens de l’excitation ɵ. Le champ dans le fer diminue et s’annule pour une certaine valeur de ɵ qui est représenté par le courbe OD : on l’appelle coercitive ;la valeur DG correspond au champ coercitif.
Ensuite, l’excitation ɵ restant de même sens et continuant à croître en valeur absolue. Le champ magnétique change de sens dans le fer. On obtient la courbe DE. ɵ décroit en valeur absolue, on obtient la courbe EF. Le magnétisme rémanent qui subsiste lorsque ɵ est redevenu nul et de sens contraire au précédent. Ce phénomène est représenté par OF=-OC.
Quand le fer est soumis à une excitation magnétiquequi varie entre deux valeur extrême +ɵ et –ɵ, la courbe représente l’induction dans le fer en fonction de ɵ.
Les matériaux pour lesquels le champ coercitif est plus grand sont appelés matériaux magnétique « dure » et leur boucle d’hystérésis ressemble à celle de la courbe 2-4-a.
Ces matériaux sont utilisés pour la fabrication des aimants permanents dans les haut- parleur et les appareils de mesure à cadre mobile comme le galvanomètre. Les matériaux pour les quels le champ coercitif est faible, comme le fer, sont des matériaux magnétiques « doux » dont la boucle d’hystérésis ressemble à celle de la courbe 2-4-b.
On voit alors que l’air de la boucle est plus petitqui signifie que l’énergie dissipé sous forme de chaleur est réduite.

Désaimantation d’un objet

Pour démagnétiser un objet, par exemple la tête d’enregistrement d’un magnétophone ou une montre, il faut le soumettre à plusieurs cycles d’hystérésis en faisant décroitre progressivement le champ extérieur (courbe 2-5). On produit un champ magnétique osciant en faisant passer un courant alternatif dans une bobine. On place d’abord la bobine près de l’objet aimanté, puits on s’éloigne progressivement.

L’hystérésis correspond à un dégagement de chaleur

L’expérience montre que, lorsque l’aimantation d’un morceau de fer varie, il en résulte un dégagement de chaleur dans le fer. Si le fer ou l’acier décrit un cycle fermé d’hystérésis : le dégagement de chaleur est proportionnel à la surface du cycle d’hystérésis.
Or dans beaucoup d’appareille industrielle comme la dynamo, les transformateur, les alternateurs, les masses de fer décrit le cycle d’hystérésis. Un grand nombre de fois par seconde ; il y a intérêt, pour éviter les pertes d’énergie choisir un matériau ayant un cycle d’hystérésis de faible surface, de bon résulta ont été obtenus en utilisant des tôles au silicium

Conclusion

L’analyse que nous avons fait dans le chapitre 2 à propos du champ magnétique créer par notre globe terrestre, surtout le champ magnétique créer par : un aimant, un conducteur de forme géométriques quelconque et le champ magnétique créer par des particules chargées en mouvement dans ces caractères nous occasionnons à la compréhension de la suite de notre travaille.

ACTION DE CHAMP MAGNETIQUE

Introduction

Nous verrons dans ce chapitre les effets de champ magnétique sur des conducteurs de forme géométriques quelconque qui est parcouru par un courant et aussi les effets de champ magnétique sur des particules chargées en mouvement. De plus nous allons voir la production d’effet électrique à partir de champ magnétique et aussi la production de l’effet éclectique dans un circuit liée à la variation de son propre champ magnétique.

Loi de Lenz

Le physicien Russe Heinrich Friedrich Lenz (1804-1865) proposa en 1835 une règle simple applicable dans le cas du phénomène d’induction électromagnétique. Prenons encore le cas de la figure 3-12, au fur et à mesure que le pôle nord de l’aimant s’approche du solénoïde la face du solénoïde la plus proche de l’aimant se comporte comme un pôle nord et repousse l’aimant. Lorsque le pôle nord s’éloigne, le courant induit circule dans le sens opposé et l’aimant est attiré. Lenz remarque que, dans un cas comme dans l’autre, la force magnétique exercé par le courant induit s’oppose au mouvement relatif. Environ 30 ans plus tard, J. C. Maxwell donna un énoncé plus général de la loi de Lenz :
L’effet de la f.é.m. (force électromotrice) induit est tel qu’il s’oppose à la variation de flux qui le produit.

Loi de Faraday

Faraday énonça que la f.é.m Induit dans un circuit fermé est proportionnelle à la dérivée par rapport au temps du flux magnétique traversant la surface délimité par le circuit. On peut écrire alors.

Courant de Foucault

Un barreau aimanté qui s’approche d’une plaque conductrice est représenté sur la figure ci-dessous. Puisque le flux à travers un parcours quelconque sur la plaque varie, des courants induits vont circuler dans le sens antihoraire (vu de l’aimant). Si l’aimant se déplace parallèlement à la plaque, la non-uniformité du champ signifie que les régions situées en avant de l’aimant subissent une diminution du flux. Devant l’aimant, les courants circulent dans le sens antihoraire et, derrière l’aimant, ils circulent dans le sens horaire. De tels courants induits dans un matériau sont appelés courant de Foucault. C’est Léon Foucault (1819-1868), qui fut l’un des premiers à observer et à étudier ce phénomène.

CERTAINES APPLICATIONS INDUSTRIELLES DU CHAMP MAGNETIQUE

Introduction

De nos jours, l’application des effets magnétiques a une importance capitale dans des nombreux domaines technologiques et industriels. Dans ce dernier chapitre, nous allons voir cette application industrielle.

Mécanisme

Le haut-parleur est alimenté par un courant variable et génère des ondes sonores. Les forces de Laplace sont responsables des mouvements vibratoires de sa membrane dont les vibrations sont transmises à l’air environnant,ce qui produit un son de même fréquence que celle des vibrations de la membrane.

Le principe de fonctionnement est le suivant

Une source de tension alternative U1 (réseau électrique JIRAMA par exemple) est branchée au primaire et fait circuler un courant i1 qui va créer un champ magnétique dans la structure métallique (carcasse)
La carcasse métallique va canaliser les lignes de champ vers la bobine secondaire.
La bobine secondaire est donc le siège d’un champ magnétique variable et une tension U2induite prendra naissance aux bornes de la bobine secondaire.
Le courant i1et le courant i2seront imposés par la charge branchée au secondaire. Le générateur impose la tension et la charge impose les courants.

Mécanisme

La bobine en alternatif produit un champ magnétiquevariable qui provoque des courants induits dans le disque métallique. D’après ce que nous avons vu dans le chapitre 3, ces courant volumique est le courant de Foucault.
Ce principe est utilisé : (1)-Dans un four à induction ; l’expérience ci-dessus décrit le fonctionnement du four à induction (le disque métallique est le fond du recopiant contenant le liquide à chauffer). (2)-Dans le frein de camions ; dans l’expérience ci-dessus, si on fait tourner le disque métallique, on constate un freinage rapide de la rotation. Les courants de Foucault s’opposent à la cause de leur naissance, c’est-à-dire à la rotation.

Sonnerie électrique

Mécanisme

Sur la figure ci-dessous, lorque le courant passe de A vers B, le fer en forme U bibiné comme on a vu sur le schema devient aimanté, par suite le fer placé près de l’electroaimant s’approche de lui; en même temp le marteau frappe le metal convex en produisant un son. Durant cette action, le courant est coupé et le fer bobiné est des aimanté. Grâce à l’action du ressort que le dispositif prend sa position initial. Cette action action se repet continnuelement.

Table des matières
Chapitre 1 : L’AIMANT
1.1. Introduction
1.2. Définition
1.3. Aimant naturel
1.4. La terre
1.5. Aimant artificiel
1.5.1 Caractère d’aimantation du fer
1.5.2. Forme d’aimant artificielle
1.5.3. Pôle d’un aimant
1.5.4. Pôle nord et pôle sud d’un aimant
1.5.5. Remarque
1.6. Aimant brisé
1.7. Loi de coulomb
1.8. Expérience
1.8.1. Hypothèse
1.8.2. Définition
1.8.3. Formule de Coulomb
1.8.4. Unité de masse magnétique
1.8.5. Remarque
1.9. Propriété des masses magnétiques
Chapitre 2 : CHAMP MAGNETIQUE
2.1. Introduction
2 .2. Définition
2.2.1. Caractéristique
2.2.3. Spectre magnétique
2.3. Champ magnétique terrestre
2.3.1. L’existence du champ magnétique terrestre
2.3.2. Remarque
2.3.3. Définition : Les deux données géographique pour repérer la direction du champ terrestre
2.3.5. Les deux angles du champ terrestre
2.5. Variation de la déclinaison
2.5.1. Variation avec le lieu
2.5.2. Variation avec le temps
2.6. Champ magnétique crée par un courant (ELECTROMAGNETISME)
2.6.2. Sens de la déviation de l’aiguille, Règle d’Ampère
2.7. Champ magnétique d’un courant rectiligne
2.7.1. Remarque
2.7.2. Règle de la main droite (cas du fil rectiligne)
2.7.3. Intensité du vecteur champ
2.8. Champ magnétique d’un courant circulaire
2.8.2. Module de champ sur l’axe de la boucle
2.8.3. Exercice d’application
2.9. Champ magnétique d’un solénoïde
2.9.1. Caractéristique d’un solénoïde
2.9.2. Direction et sens d’induction magnétique créé par un solénoïde
2.9.3. Règle de la main droite
2.9.4. Valeur du champ magnétique crée par un solénoïde
2.9.5. Principe de superposition
2.9.6. Exercice d’application
2.10. Aimantation du fer et de l’acier par un champd’induction magnétiques
2.10.1. Le ligne de champ dans le fer
2.10.2. Champ d’induction dans un matériel
2.10.3. Excitation magnétique
2.10.4. Unité d’excitation magnétique
2.10.5. Courbe de première aimantation ; Saturation(biblio-10)
2.10.7. Champ coercitif ; cycle d’hystérésis
2.10.8. Désaimantation d’un objet
2.10.9. L’hystérésis correspond à un dégagement de chaleur
2.10.10. Conclusion
Chapitre 3:ACTION DE CHAMP MAGNETIQUE 
3.1. Introduction
3.2. Action d’un champ magnétique uniforme sur un conducteur électrique rectiligne
3.2.1.La valeur de la force de la place
3.2.2. Règle des trois doigts de la main droite
3.3. Action sur le conducteur qui ne place pas normalement dans un champ magnétique
3.4. Cas d’un conducteur qui a une forme quelconque dans un champ qui n’est pas uniforme
3.5. Le moment de force sur une boucle de courant
3.5.1. Exemple
3.6. Action d’un champ sur des particules chargées en mouvement
3.6.1. Force magnétique
3.6.2. Expression de la force magnétique
3.7. Certaines aspects du mouvement des particules chargées dans les champs magnétiques
3.7.1. Mouvement circulaire uniforme des particules
3.7.2. Mouvement hélicoïdal
3.7.3. La combinaison du champ magnétique et électrique
3.8. Induction électromagnétique
3.8.1. Action d’un champ sur un conducteur fermer qui n’est parcouru par un courant
3.8.2. Effet d’une aire variable dans un champ uniforme
3.8.3. Orientation variable
3.8.4. Flux magnétique traversant une surface plane dans un champ magnétique uniforme
3.8.5. Loi de Lenz
3.8.6. Loi de Faraday
3.8.7. La f.é.m. induit dans un conducteur en mouvement
3.8.8. Inductance
3.8.9. Définition
3.8.10. Auto-induction
3.8.11. L’induction mutuelle
3.8.12. Expérience
3.8.13. Remarque
3.9. Courant de Foucault
3.10. Exemple d’application
3.11. Conclusion
Chapitre 4 : CERTAINES APPLICATIONS INDUSTRIELLES DU CHAMP MAGNETIQUE
4.1. Introduction
4.2. Application du champ magnétique dans un haut-parleur électrodynamique
4.2.1. Mécanisme
4.3.1. Mécanisme
4.4. Application du champ magnétique dans le moteur électrique à courant continu
4.5. Application d’induction électromagnétique dans le transformateur
4.5.1. Le principe de fonctionnement est le suivant
4.6. Ampèremètre –magnéto-électrique
4.7. Application du champ magnétique dans une machine appelée cyclotron
4.7.1. Le principe de fonctionnement du cyclotron
4.8. Application du champ magnétique dans un four à induction et freins de camions
4.8.1. Expérience
4.8.2. Mécanisme
4.9. Sonnerie électrique
4.9.1. Mécanisme
4.10. Balance de coton
4.11. Application du champ magnétique pour soulever des poids : force portante
4.11.1. Principe de fonctionnement
4.12. Application du champ magnétique dans un galvanomètre à cadre mobile
4.12.1. Principe de fonctionnement d’un galvanomètre
4.13. Conclusion
CONCLUSION GENERALE