Electromagnétisme Flashcards
De quoi résulte le magnétisme de certains éléments ?
de la rotation ordonnée des électrons autour d’un axe particulier de l’atome
Comment appelle-t-on TOUTE substance magnétique ?
aimant
Avec quoi l’électromagnétisme est-il en rapport ?
avec le champ magnétique crée par le passage de courant dans un conducteur électrique
Expérience d’Oersted
l’aiguille d’une boussole est déviée lorsqu’elle est à proximité d’un fil rectiligne parcouru par un courant électrique
Types de sources magnétiques
> naturelles
dues aux courants électriques
Sources magnétiques naturelles
Substances :
> Ferromagnétiques (fer, nickel, gadolinium) => aimantation forte
> Paramagnétique (platine, aluminium) => aimantation faible
> Diamagnétique (Zn, Cu) => aimantation faible induite dans le sens contraire du champ
Sources magnétiques et espace
autour des sources magnétiques, les propriétés de l’espace sont modifiées => il y règne un champ magnétique
Caractéristiques d’un champ magnétique
> peut être caractérisé par un vecteur
son intensité se mesure en Tesla
sa détection se fait à l’aide d’aiguilles aimantées
Définition Weber
> un Weber (Wb) correspond au flux d’induction magnétique qui, traversant un circuit d’une spire, y produit une force électromotrice de 1 Volt si on l’annule en 1 seconde par une décroissance uniforme
1 Wb = 1 V.s
Définition Henry
> un Henry (H) correspond à l’inductance d’un circuit fermé quand une force électromotrice de 1 Volt est produite lorsque le courant électrique le parcourant varie de 1 Ampère/seconde uniformément
1H = 1V.s.A-1
1H = 1Wb/A
Définition perméabilité du vide
capacité du vide à laisser passer le champ magnétique
/!/ ≠ permittivité
Formule perméabilité du vide
μ₀ = 4π..10-⁷
en H.m-1
Définition Tesla
> un tesla équivaut à l’induction magnétique qui, répartie sur une surface de 1m², produit à travers cette surface, un flux d’induction total de 1Wb
1T = 1.(kg/A.s-²)
Définition inductance
> flux d’induction créé par un courant (dans un circuit) / par l’intensité de ce courant
Définition induction
Transmission d’énergie électrique ou magnétique par l’intermédiaire d’un aimant ou d’un courant
Gauss
> unité de l’induction magnétique
1G = 10-⁴ T
Gamma
> unité de l’induction magnétique
1γ = 10⁻⁵ G = 10⁻⁹ T
Ordre de grandeur d’un aimant courant
10 mT
Ordre de grandeur d’une bobine supraconductive
20 T
Ordre de grandeur d’une bobine resistive
30 à 1000 T
Ordre de grandeur d’un champ magnétique interstellaire moyen
1 μG
Ordre de grandeur d’un champ magnétique terrestre
0,4 G
Par quoi est définie la topographie d’un champ magnétique
par l’ensemble des lignes de champ/lignes d’induction
Qu’est-ce qu’une ligne de champ ?
une courbe telle qu’en chacun de ses points le vecteur champ magnétique soit porté par la tangente en ce point de la courbe
Comment est orientée la ligne de champ
dans le sens du champ
Comment sont les lignes de champ lorsque le champ est intense
elles sont très serrées
Que forme l’ensemble des lignes de champ ?
le spectre magnétique
Comment sont dirigées les lignes d’induction ?
> à l’extérieur : du pôle Nord au pôle Sud magnétique
à l’intérieur : du pôle Sud au pôle Nord magnétique
A quoi correspond le Sud magnétique ?
au Nord géographique
A quoi correspond le Nord magnétique ?
au Sud géographique
Aimant droit
> un ensemble de boussoles disposées autour d’un aimant droit s’orientent selon les lignes du champ
champ intense près des pôles avec des lignes de champ se rapprochant les unes des autres
Aimant en U
> champ pratiquement uniforme dans l’entrefer avec des lignes de champ presque parallèles
champ intense près des pôles
A quoi peut être assimilé le champ magnétique terrestre ?
au champ magnétique crée par un aimant droit placé au centre de la terre et dont l’axe est incliné de 11,5° par rapport à l’axe de rotation de la terre
Champ terrestre au cours du temps
au cours du temps, l’aimant garde une direction constante mais l’intensité du champ moyen diminue de 0,05% par an
Origine du champ moyen terrestre
elle est attribuée aux courants qui apparaissent dans le noyau fluide de la terre, essentiellement ferreux
De quoi sont responsables les lignes de champ ?
des forces qui s’exercent entre 2 aimants
Pôles opposés de deux aimants
les lignes de champ s’épousent et les aimants s’attirent
Pôles identiques de deux aimants
les lignes de champ s’éloignent les unes des autres et les aimants se repoussent mutuellement
Règles permettant de trouver l’orientation du champ crée par un courant
> règle du bonhomme d’Ampère
règle du tire-bouchon de Maxwell
règle de la paume de la main DROITE
Règle du bonhomme d’ampère
> un observateur est disposé le long du conducteur de façon à ce que le courant circule de ses pieds à sa tête
il regarde un point M de l’espace
en ce point, le champ magnétique est orienté vers sa gauche
Règle du tire-bouchon de Maxwell
pour progresser dans le sens du courant, un tire bouchon doit tourner dans le sens du champ
Règle de la paume de la main droite
> lorsque les doigts et la paume de la main DROITE sont placés le long d’un fil en spirale et dans le sens du courant qui le traverse, le pouce indique le sens du champ magnétique
lorsque les doigts entrent le fil dans le sens du champ magnétique, le pouce indique le sens du courant
/!/ main DROITE
Champ magnétique (B) crée par une charge (q) située en un point (O) ayant une vitesse (v)
B(M) = (μ₀/4π) x [(q.v.r)/r³]
B : champ (vecteur)
μ₀ : perméabilité du vide
q : charge
v : vitesse (vecteur)
r : distance OM (vecteur)
Que décrit la loi de Biot Savart
un élément de circuit :
- ayant une longueur (dl)
- parcouru par un courant électrique d’intensité I
=> crée en tout point M de l’espace ((situé à la distance r) un champ d’induction magnétique élémentaire (dB)
Formule loi de Biot Savart
dB = (μ₀/4π) . [(I.dl.u)/r²]
dB : champ d’induction magnétique (vecteur)
I : intensité = (dq/dt)
dl : vecteur
u : OM/r
Champ d’induction crée en un point (M) par un fil conducteur rectiligne infini parcouru par un courant d’intensité
> direction : tangente au cercle centré sur le fil
sens : du courant (tire-bouchon)
valeur :
B = (μ₀.I) / (2π.a)
a : OM
Champ magnétique crée par une spire circulaire de rayon (R) parcourue par un courant (I) en un point (M) de son axe, M distant de d par rapport au centre de la spire
B = (μ₀.I.R²) / (2r³)
R : rayon de la spire
r : distance de M à la spire
Champ au centre d’une spire circulaire
B = (μ₀.I.R²) / (2r³)
avec r=R
Champ au centre d’une bobine plate à N spires
B₀ = N.(μ₀.I/2R)
Champ au centre d’un solénoïde
B₀ = N.(μ₀.I / L)
N : nombre de spires
μ₀ ; 4π..10-⁷
i : intensité
L : longueur
Principe Force de Lorentz
une particule de charge (q) et de masse (m), évoluant à vitesse (v) dans une région ou règne un champ magnétique (B), subit l’action d’une force magnétique
Formule Force de Lorentz
f = q.v.B
avec v et B vecteurs
Caractéristiques vectorielles de la Force de Lorentz
> direction : perpendiculaire au plan formé par les vecteurs v et B
sens : le trièdre (qv; B; F) est direct
intensité : F = ⎢qvb.sinθ⎢
θ : angle entre v et B
Principe Force de Laplace
une portion rectiligne de conducteur avec
> une longueur (L)
> un courant d’intensité (I)
=> est placée dans un champ magnétique uniforme (B) et soumise à des actions réparties, d’origine électromagnétique, équivalentes à une force F donnée par la loi de Laplace
Formule Loi de Laplace
F = I.L.B
avec F, L et B vecteurs
Caractéristiques vectorielles de la Force de Laplace
> direction : perpendiculaire au plan formé par les vecteurs L et B
sens : le trièdre (l; B; F) est direct
valeur : F= ⎢l.L.B.sinα⎢
avec α : angle entre l et B
