538 Chapitre 20
Champ magnétique et ses actions
Soit un circuit filiforme plan constitué d’une boucle de courant parcourue par un courant
d’intensité I. Le moment magnétique #»
m du circuit (en A · m
2 ) est défini par :
#»
m = I
#»
S
où
#»
S = S #» n est le vecteur surface de norme S (aire du circuit) et #» n le vecteur unitaire :
• orthogonal au plan contenant le circuit,
• orienté par le sens d’orientation du courant : lorsque le courant tourne dans le sens des
doigts refermés, le sens de #» n est donné par le pouce (« règle de la main droite »).
Définition : Moment magnétique
Exemples :
• dans le cas d’une spire circulaire de rayon a on a : #»
m = Iπa
2 #» n ;
• pour une bobine comportant N spires jointives de même surface S, le
moment magnétique s’écrit #»
m = NIS #» n ;
• le moment magnétique d’un aimant permanent est le moment magnétique d’une bobine qui produirait la même carte de champ à grande
distance.
•
#» n
I
Le tableau suivant donne quelques ordres de grandeur de moment magnétique :
Boussole
1 · 10
−2 A · m
2
Aimant permanent
1 A · m
2
Terre
7,5 · 10
22 A · m
2
Pour comprendre l’implication du champ magnétique dans le fonctionnement d’un moteur, il nous
faut à présent étudier les effets d’un champ magnétique sur un conducteur parcouru par un courant.
2 Forces de Laplace
Lorsqu’un conducteur parcouru par un courant est soumis à un champ magnétique, il subit une
force appelée force de Laplace. L’expérience des rails de Laplace présentée sur la figure 20.5 permet
de mettre en évidence l’existence de cette force.
E
R
•
#»
B e
I
a
x
y
•
z
× #» g
Figure 20.5. Expérience des rails de Laplace.
Deux rails métalliques horizontaux distants de a sont alimentés par un générateur continu de force
électromotrice E > 0. Le circuit est fermé par un barreau métallique posé sur les deux rails et
libre de se déplacer dans la direction (Ox). La résistance R modélise l’association de la résistance
du générateur et des résistances des rails et du barreau. L’ensemble est plongé dans un champ
magnétique uniforme
#»
B e créé par un aimant permanent en U.
partagelivrescpge.blogspot.com
Champ magnétique et ses actions
Soit un circuit filiforme plan constitué d’une boucle de courant parcourue par un courant
d’intensité I. Le moment magnétique #»
m du circuit (en A · m
2 ) est défini par :
#»
m = I
#»
S
où
#»
S = S #» n est le vecteur surface de norme S (aire du circuit) et #» n le vecteur unitaire :
• orthogonal au plan contenant le circuit,
• orienté par le sens d’orientation du courant : lorsque le courant tourne dans le sens des
doigts refermés, le sens de #» n est donné par le pouce (« règle de la main droite »).
Définition : Moment magnétique
Exemples :
• dans le cas d’une spire circulaire de rayon a on a : #»
m = Iπa
2 #» n ;
• pour une bobine comportant N spires jointives de même surface S, le
moment magnétique s’écrit #»
m = NIS #» n ;
• le moment magnétique d’un aimant permanent est le moment magnétique d’une bobine qui produirait la même carte de champ à grande
distance.
•
#» n
I
Le tableau suivant donne quelques ordres de grandeur de moment magnétique :
Boussole
1 · 10
−2 A · m
2
Aimant permanent
1 A · m
2
Terre
7,5 · 10
22 A · m
2
Pour comprendre l’implication du champ magnétique dans le fonctionnement d’un moteur, il nous
faut à présent étudier les effets d’un champ magnétique sur un conducteur parcouru par un courant.
2 Forces de Laplace
Lorsqu’un conducteur parcouru par un courant est soumis à un champ magnétique, il subit une
force appelée force de Laplace. L’expérience des rails de Laplace présentée sur la figure 20.5 permet
de mettre en évidence l’existence de cette force.
E
R
•
#»
B e
I
a
x
y
•
z
× #» g
Figure 20.5. Expérience des rails de Laplace.
Deux rails métalliques horizontaux distants de a sont alimentés par un générateur continu de force
électromotrice E > 0. Le circuit est fermé par un barreau métallique posé sur les deux rails et
libre de se déplacer dans la direction (Ox). La résistance R modélise l’association de la résistance
du générateur et des résistances des rails et du barreau. L’ensemble est plongé dans un champ
magnétique uniforme
#»
B e créé par un aimant permanent en U.
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