Champ magnétique. Comment créer un champ mag.? définition du champ: espace où une force...
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Champ magnétique
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Comment créer un champ mag.?
• définition du champ: espace où une force magnétique s‘exerce sur un aimant ou un objet en fer
• créé par un aimant permanent (droit, en U, …)
• aimant a toujours 2 pôles (S, N) – démonstration avec une aiguille aimantée
• les pôles ne peuvent pas être isolés
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Comment le décrire?
• vecteur champ magnétique B• vecteur B – direction de l‘aiguille aimanté, sens
de son pôle sud vers son pôle nord• l‘unité tesla (T)• valeur mesurée par un teslamètre – principe ici• comment visualiser un champ magnétique?• aiguilles aimantées• limailles de fer• superposition des champs – B = Bi
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Champ magnétique terrestre
• la Terre se comporte comme un aimant droite qui est incliné d‘environ 10° par rapport à l‘axe de la Terre
• spèctre magnétique
(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_magn%C3%A9tique_terrestre)
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Champ magnétique terrestre
• => lignes de champ ne sont parallèles à la surface
• EXP: mesure du champ
• composante verticale et horizontale; BH=20 T
• champ influencé par le Soleil - ici
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Champ cré par un courant él. I
• EXP – aiguille aimanté à proximité d‘un fil rectiligne
• elle est toujours perpendiculaire au fil!
• lignes de champ et vidéo de l‘expérience
• sens des lignes – règle de la main droite (pouce – sens du courant, doigts – sens des lignes de champ)
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Champ cré par un courant él. II
• EXP – aiguille aimanté à proximité d‘une bobine (solénoïde)
• lignes de champ• comment B dépend de i ?• EXP: On mesure simultanément B et i • résultat: B ~ i !• valeur du champ à l‘intérieur B=0Ni/l• 0 – perméabilité du vide(4x10-7 SI)
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Forces électromagnétiques I
• une bobine suspendue à un fil devant un aimant• bobine est attirée (ou répoussée)• on change le sens du courant – c‘est autrement• on change les pôles de l‘aimant – c‘est
autrement• => le sens de la force dépend du sens du champ
magnétique et du sens du courant électrique
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Forces électromagnétiques II
• un fil rectiligne et un aimant en U• force exerce vers l‘intérieur ou vers l‘extérieur• on change le sens du courant – c‘est autrement• on change les pôles de l‘aimant – c‘est
autrement• => le sens de la force dépend du sens du champ
magnétique et du sens du courant électrique• règle de la main gauche ou de trois doigts de la
main droite• valeur: F = Bilsin
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Applications pratiques
• haut-parleur
• moteur électrique
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Le haut-parleur électrodynamique
• il est constitudé de:• un aimant (créé un champ mag. radial)• une bobine parcourue par un courant él. qui est placé sur l‘aimant et
qui peut vibrer• une membrane fixée sur la bobine• schéma
(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Haut-parleur)
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Le haut-parleur électrodynamique
• principe de fonctionnement• courant alternatif passe par la bobine => ses
pôles magnétiques varient => elle est alternativement attirée et repoussée par l‘aimant => la membrane fixée à la bobine vibre => comme chaque corps qui vibre, elle produit le son
• EXP: modèle d‘un haut parleur: une bobine suspendue sur un ressort placé dans un champ magnétique de l‘aimant permanent
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Moteur électrique à courant continue
• est constitué de:
• un stator – aimant ou électroaimant – qui crée un champ magnétique
• un rotor – bobine – qui tourne dans ce champ
• un commutateur qui change le sens du courant dans la bobine
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Moteur électrique à courant continue
• schéma(source: http://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A9lectrique)
• principe de fonctionnement – un applet
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Couplage électromécanique• moteur x générateur• la même composition: stator, rotor• on fait tourner par le rotor => une tension apparaît aux bornes du stator =>
générateur• un courant traverse le rotor => il tourne => moteur• conversion de l‘énergie mécanique en énergie électrique et réciproquement• haut-parleur x microphone• la même composition: aimant, bobine• un courant traverse la bobine => elle vibre => production du son => haut-
parleur• une onde sonore arrive sur la membrane (bobine) => la bobine vibre => une
tension apparaît à ses bornes (induction électromagnétique) => microphone
• conversion de l‘énergie mécanique (onde sonore) en énergie électrique et réciproquement