Cours : Interaction Magnétique

Cours : Interaction Magnétique

Niveau : 3ème Année Secondaire - Filière : Sciences

Objectifs du cours

À la fin de cette leçon, vous serez capable de :

— Mettre en évidence expérimentalement l’interaction magnétique.

— Comprendre la notion de champ magnétique, ses caractéristiques et sa mise en évidence.

— Identifier le spectre magnétique d’un aimant et d’un solénoïde.

— Déterminer les caractéristiques du vecteur champ magnétique.

— Appliquer la loi de Laplace pour calculer la force agissant sur un conducteur.

— Expliquer le principe de fonctionnement d’un moteur à courant continu.

I. Interaction Magnétique

L’interaction magnétique se manifeste par des forces à distance entre des aimants, ou entre un

aimant et un courant électrique. Un aimant possède deux pôles : Nord (N) et Sud (S).

Définition : Interaction magnétique

L’interaction magnétique est une interaction à distance qui s’exerce entre deux aimants, ou

entre un aimant et un conducteur parcouru par un courant électrique.

Propriétés :

— Deux pôles de même nom se repoussent.

— Deux pôles de noms différents s’attirent.

II. Le Champ Magnétique

Un aimant modifie les propriétés de l’espace qui l’entoure : on dit qu’il crée un champ magnétique.

Ce champ est caractérisé par un vecteur

⃗

B.

N S

Fig. 1 : Spectre magnétique d’un aimant droit

Propriété : Vecteur champ magnétique

Le vecteur champ magnétique

⃗

B en un point est caractérisé par :

— Direction : celle de l’aiguille aimantée placée en ce point.

— Sens : du Sud vers le Nord de l’aiguille aimantée.

— Norme : mesurée en Tesla (T) à l’aide d’un teslamètre.

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III. Champ créé par un courant : Le Solénoïde

Un courant électrique crée un champ magnétique. Dans le cas d’un solénoïde (bobine longue), le

champ à l’intérieur est uniforme.

Solnode

⃗

B

Fig. 2 : Champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde

IV. Force de Laplace

Un conducteur de longueur l, parcouru par un courant I, placé dans un champ magnétique B,

est soumis à une force appelée force de Laplace.

Loi : Force de Laplace

La norme de la force de Laplace est donnée par la relation :

F = I · l · B · sin(α)

Où :

— I est l’intensité du courant (en Ampères, A).

— l est la longueur du conducteur plongé dans le champ (en mètres, m).

— B est la norme du champ magnétique (en Tesla, T).

— α est l’angle entre le vecteur courant et le vecteur champ magnétique.

V. Le moteur à courant continu

Le moteur à courant continu est une machine qui transforme l’énergie électrique en énergie mé-

canique. Son fonctionnement repose sur la force de Laplace. Lorsqu’un courant traverse une bobine

placée dans un champ magnétique, les forces de Laplace créent un couple qui fait tourner le rotor.

L’expérience de la roue de Barlow est une illustration classique de ce principe.

VI. Exemples d’application

Exemple 1 : Calcul de la force de Laplace

Énoncé : Un conducteur rectiligne de longueur l = 10 cm est parcouru par un courant I = 2 A.

Il est placé perpendiculairement à un champ magnétique uniforme de norme B = 0, 5 T.

Calculer la force de Laplace.

Solution :

— Données : I = 2 A, l = 0, 1 m, B = 0, 5 T, α = 90

◦

.

— Formule : F = I · l · B · sin(90

◦

).

— Calcul : F = 2 · 0, 1 · 0, 5 · 1 = 0, 1 N.

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Exemple 2 : Analyse d’un solénoïde

Énoncé : Un solénoïde de 500 spires a une longueur de 0, 2 m. Il est parcouru par un courant

de 1 A. Comment varie le champ magnétique à l’intérieur si on double l’intensité ?

Solution : Le champ magnétique créé par un solénoïde est proportionnel à l’intensité du

courant (B ∝ I). Par conséquent, si l’intensité double, le champ magnétique à l’intérieur du

solénoïde double également.

L’essentiel à retenir

Grandeur Formule / Unité

Force de Laplace F = I · l · B · sin(α)

Unité du champ B Tesla (T)

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