MAGNETISME'

AERO 1 ELECTROMAGNETISME
I - Champ magnétique créé par un aimant
A - Les aimants
Les aimants naturels sont constitués d’oxyde magnétique de fer de formule 34 Fe O .
Les aimants artificiels sont en acier ou en alliage et ont des formes variées : droits, en U, aiguille aimantée.
Les extrémités d’un aimant sont appelées pôle nord et pôle sud.
Deux pôles de même nom se repoussent, deux pôles de nom différents s’attirent.
Si on brise un aimant en deux, chaque morceau se
comporte comme un nouvel aimant : il est impossible
d’isoler le pôle nord du pôle sud d’un aimant.
Les aiguilles aimantées
En un point de la surface terrestre, une petite aiguille
aimantée mobile autour d’un axe vertical et éloignée de tout
aimant, de tout courant électrique et de toute masse
métallique comportant du fer, s’oriente toujours dans la
même direction et dans le même sens.
Par convention, on appelle pôle nord (en rouge) de l’aiguille
aimantée l’extrémité qui pointe approximativement vers le
nord géographique de la Terre et pôle sud, l’autre extrémité.
B - Notion de champ magnétique
Des aiguilles aimantées, placées en différents points du
voisinage d’un aimant droit prennent une direction et un
sens différents de ceux qui étaient initialement les leurs.
Les aiguilles aimantées subissent de la part de l’aimant une action qui diffère d’un point à un antre de
l’environnement de l’aimant.
La présence d’un aimant modifie les propriétés de l’espace qui l’entoure : on dit qu’il créé un champ
magnétique dans son environnement.
Sud géographique
Nord géographique
N
S

Caractéristique du champ magnétique :
On représente le champ magnétique créé par un aimant en un point P par une grandeur vectorielle B .
B
Point d’application : le point P
Direction : axe de l’aiguille aimantée à l’équilibre
Sens : Du pôle nord vers le pôle sud de l’aimant ( ou du pôle sud vers le pôle nord de
l’aiguille)
Intensité : B unité dans le S.I. le tesla (T)
Remarque : La valeur du champ magnétique peut être mesurée avec un teslamètre, appareil muni d’une
sonde à effet Hall
C - Spectres magnétiques et lignes de champs
Réalisation d’un spectre magnétique
On saupoudre de la limaille de fer sur une plaque autour d’un aimant. Les grains de limaille de fer s’oriente
et dessine des lignes dans l’espace autour de l’aimant. On peut placer également des petites aiguilles
aimantées autour de l’aimant.
La figure ainsi formée est appelée spectre magnétique.
Interprétation : Chaque grain de limaille de fer s’aimante en présence du champ magnétique et se comporte
comme une minuscule aiguille aimantée en s’orientant.
La limaille de fer du spectre magnétique semble suivre des lignes appelées lignes de champ magnétique.
Lignes de champ
On appelle ligne de champ magnétique une
courbe en chaque point de laquelle le
vecteur champ magnétique B
est dirigé
selon la tangente à cette courbe.
Une ligne de champ magnétique sont
orientées du pôle nord vers le pôle sur de
l’aimant.
Les lignes de champ sortent par le pôle
nord de l’aimant, entrent dans l’aimant
par le pôle sud.
P

- Les lignes de champ vont du pôle nord vers le pôle sud.
- Le champ B est tangent aux lignes de champs.
- Si on place une aiguille aimantée au point P, son pôle
nord va s’orienter dans la direction de B.
Champ magnétique uniforme
Entre les branches de l’aimant en U, les lignes de champ magnétique sont des droites parallèles : le champ
magnétique créé par l’aimant est uniforme.
Un champ magnétique est uniforme dans une région de l’espace si, en tout point de cette région, le
vecteur champ magnétique B a même direction, même sens et même valeur.
D - Superposition de deux champs magnétiques
En un point de l'espace, on peut faire agir plusieurs sources de
champs magnétiques. Le vecteur champ magnétique résultant en
ce point sera la somme des vecteurs champs magnétiques des
différentes sources magnétiques en ce point.
Conclusion : Les champs magnétiques se composent de
manière vectorielle. Si deux champs 1
B et 2 B se superposent en
un point M, le champ magnétique B
en ce point est leur somme
vectorielle. 12
BB B
.
Exemple : Deux aimants 1 et 2 créent individuellement au point
A des champs magnétiques perpendiculaires d'intensité
B1 = 30 mT et B2 = 50 mT.
Déterminer le vecteur champ magnétique Brésultant au
point A. ( intensité et direction)
N
S
N
S
1
B
2
B
B

E - Champ magnétique terrestre
La Terre possède un champ magnétique produit par les déplacements
de son noyau externe Le noyau externe est composé essentiellement de
fer et de nickel en fusion conducteurs - qui se comporte comme une
gigantesque dynamo.
L'effet dynamo est une théorie géophysique qui explique
l'origine du champ magnétique terrestre. Dans le mécanisme de
cette dynamo le mouvement liquide dans le noyau externe de la
terre déplace un matériau conducteur (fer liquide) et génère un
courant électrique.
Ce courant électrique produit un champ magnétique qui se
trouve le long de l'axe de la rotation de la terre.
La Terre est une source de champ magnétique, on
peut la considérer comme un aimant droit.
Le pôle nord d’une aiguille aimantée s’oriente vers le
pôle magnétique de la Terre voisin du pôle nord
géographique, donc c’est un pôle sud magnétique.
Le champ magnétique terrestre assimilable en
première approximation, au champ que créerait un
aimant droit placé au centre de la Terre et incliné
d’un angle de 11° par rapport à l’axe des pôles
géographiques (angle = la déclinaison).
On suspend une aiguille aimantée, afin qu’elle soit libre de s’orienter dans le plan vertical et dans le plan
horizontal, la direction prise par cette aiguille est celle du champ magnétique terrestre T
B .
Le champ magnétique terrestre plonge vers l’intérieur de la Terre.
Le champ magnétique terrestre T
B est la somme vectorielle de ses deux composantes horizontale H B
et verticale V
B .
L’angle
HV
I(B,B) s’appelle l’angle d’inclinaison, il varie au cours du temps et dépend du lieu. En
France il vaut environ 60°.
La valeur du champ magnétique terrestre varie selon le lieu en fonction de la latitude et des anomalies
magnétiques locales ( 30 μT à l’équateur magnétique et 60 μT aux pôles).
La valeur de la composante horizontale du champ magnétique terrestre est environ 5
H
B2,010T  ,
c’est à cette composante que les boussoles sont sensibles.
V
B
H
B
T
B
T
B
H
B
V
B
Surface de la
Terre
Vers le centre
de la Terre
Vers le pôle
magnétique de
l’hémisphère nord

Angle de déclinaison magnétique D
En un point donné de la terre on appelle déclinaison magnétique D, l’angle entre la direction
du pôle nord géographique ( ou passe l’axe de rotation de la terre ) et la direction du pôle nord magnétique (
indiqué par la boussole
Les postions des pôles nord et sud magnétiques évoluent au cours des années ce qui modifie la déclinaison
magnétique en un point donné.
De plus la déclinaison
magnétique dépend du
lieux géographique
Carte des déclinaisons
magnétiques en 2010