Interaction magnétique — Cours et applications

Lycée Secondaire Cours : Physique Année scolaire : 2025-2026

Section : 3ème Informatique Module : Interactions dans

l’Univers

Durée estimée : 1h30

Chapitre : Interaction magnétique

Objectifs du chapitre

— Mettre en évidence expérimentalement une interaction magnétique.

— Mettre en évidence expérimentalement l’existence d’un champ magnétique.

— Reconnaître un champ magnétique uniforme à partir de la forme de son spectre.

— Déterminer les caractéristiques d’un vecteur champ magnétique

⃗

B.

I. Mise en évidence des interactions magnétiques

Une interaction magnétique est une action mécanique exercée à distance entre des objets magné-

tiques ou entre des charges en mouvement (courants électriques).

1. Les différents types d’interactions magnétiques

— Interaction aimant-aimant : Deux aimants exercent l’un sur l’autre des forces magné-

tiques. Les pôles de même nom (Nord et Nord, ou Sud et Sud) se repoussent, tandis que

les pôles de noms contraires (Nord et Sud) s’attirent.

— Interaction aimant-courant : Un aimant exerce une force sur un conducteur parcouru

par un courant électrique (mise en évidence historique par Hans Christian Oersted). Réci-

proquement, le conducteur exerce une force sur l’aimant.

— Interaction courant-courant : Deux conducteurs parcourus par des courants électriques

exercent des forces magnétiques l’un sur l’autre.

N S

Aimant 1

S N

Aimant 2

⃗

F

1/2

⃗

F

2/1

Fig. 1 : Attraction entre deux aimants face à des pôles de noms contraires

II. Le champ magnétique et ses caractéristiques

Pour éviter la notion d’action à distance instantanée, on introduit le concept de champ magné-

tique établi dans l’espace environnant par une source magnétique (aimant ou courant).

1. Notion de champ magnétique et spectre

On matérialise le champ magnétique à l’aide de limaille de fer ou d’une petite aiguille aimantée

mobile.

— Spectre magnétique : Ensemble des lignes de champ rendues visibles par la disposition de la

limaille de fer.

— Ligne de champ : Courbe orientée, tangente en chacun de ses points au vecteur champ magné-

tique

⃗

B. Par convention, les lignes de champ sortent du pôle Nord pour entrer par le pôle Sud à

l’extérieur de l’aimant.

1

N S

Fig. 2 : Lignes de champ magnétique d’un aimant droit

2. Le vecteur champ magnétique

⃗

B

En tout point de l’espace où règne un champ magnétique, celui-ci est caractérisé par un vecteur

⃗

B dont les trois caractéristiques sont :

Caractéristiques du vecteur

⃗

B

1. Direction : Celle de la droite d’action de l’aiguille aimantée placée en ce point (ou la

tangente à la ligne de champ).

2. Sens : Celui allant du pôle Sud vers le pôle Nord de l’aiguille aimantée.

3. Norme (ou intensité) : Se mesure à l’aide d’un tesla-mètre. Son unité S.I. est le Tesla

(T). On utilise souvent le millitelsa (mT) avec 1 mT = 10

−3

T.

III. Cas particuliers et sources usuelles

1. Champ magnétique uniforme

Un champ magnétique est dit uniforme si son vecteur

⃗

B est le même en tout point de l’espace

(même direction, même sens et même norme).

— Reconnaissance : Les lignes de champ sont des droites parallèles, équidistantes et orientées dans

le même sens.

2. Champ magnétique créé par un solénoïde

Un solénoïde est un fil conducteur enroulé en hélice serrée.

— À l’intérieur d’un solénoïde assez long parcouru par un courant électrique d’intensité I, le champ

magnétique est uniforme et parallèle à son axe.

— Le sens du champ magnétique à l’intérieur se détermine à l’aide de la règle de la main droite ou

du bonhomme d’Ampère.

G

K A

Solénoïde

Fig. 3 : Schéma du montage d’alimentation d’un solénoïde

2

Solénoïde parcouru par I

⃗

B (uniforme)

Fig. 4 : Champ magnétique uniforme à l’intérieur d’un solénoïde

3. Champ magnétique terrestre

La Terre se comporte comme un immense aimant naturel. Elle est entourée d’un champ magné-

tique appelé champ magnétique terrestre, qui oriente les aiguilles aimantées des boussoles vers

le Nord magnétique.

IV. Exemple d’application résolu

Exemple d’application : Analyse d’un champ magnétique

Énoncé : À l’intérieur d’un solénoïde de longueur L = 50 cm, comportant N = 400 spires et

parcouru par un courant d’intensité I = 2,5 A, règne un champ magnétique uniforme de norme

B = 2,5 mT.

1. Préciser la forme des lignes de champ à l’intérieur du solénoïde.

2. Convertir la valeur du champ magnétique en Tesla.

3. Citer deux caractéristiques du vecteur champ magnétique

⃗

B en son centre.

Résolution :

1. À l’intérieur du solénoïde, les lignes de champ sont des droites parallèles équidistantes,

ce qui traduit le fait que le champ magnétique y est uniforme.

2. Conversion : B = 2,5 mT = 2,5 × 10

−3

T.

3. Au centre du solénoïde, le vecteur

⃗

B a pour direction l’axe du solénoïde, et pour sens celui

donné par la règle du bonhomme d’Ampère (entrant par la face Sud, sortant par la face

Nord).

V. L’essentiel à retenir

Notion clé Définition / Propriété

Interaction magnétique Action à distance entre aimants ou courants.

Ligne de champ Courbe orientée tangente au vecteur

⃗

B en tout

point.

Vecteur

⃗

B Caractérisé par sa direction, son sens et sa

norme en Tesla (T).

Champ uniforme Vecteur

⃗

B constant en tout point (lignes

parallèles).

3