Magntisme

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Magnétisme

• De laimant au solénoïde

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Magnétisme

• Définition
• étude des propriétés des aimants (naturels ou
  artificiels) et des champs magnétiques. Plus
  simplement, le magnétisme peut être définit comme
  les forces (d'attraction et/ou de répulsion) qui
  agissent en présence dun champ magnétique.

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Champ magnétique dun aimant

• Définition
• région entourant laimant dans laquelle il peut
  sexercer une force magnétique sur dautres
  matériaux magnétisables. Plus un objet est
  rapproché du champ magnétique, plus il en ressent
  leffet.

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Champ magnétique dun aimant

• Les lignes du champ magnétique apparaissent en
  beige.
• Il y a deux pôles magnétiques, le nord et le sud.
  Cest un dipôle.
• Par convention, le champ magnétique sort par le
  pôle nord et entre par le pôle sud.

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Pour détecter un champ magnétique

• On place une surface (ex. une feuille de papier
  ou un transparent) sur laimant.
• On saupoudre de la limaille de fer.
• Les lignes du champ magnétique apparaissent.

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Un aimant est toujours un dipôle

• Il est impossible disoler un pôle nord ou sud.
  Si on sépare un aimant en deux parties bien
  égales, on obtiendra deux aimants dipôles.

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Aimant

• Définition 
• barre ou aiguille magnétisée en permanence.

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Composition des aimants

• Certains éléments sont particulièrement aptes, du
  fait de leur structure atomique, à engendrer un
  champ magnétique. On sen sert pour fabriquer
  les aimants. Ce sont des éléments
  ferromagnétiques 
• Fer
• Cobalt
• Nickel

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Composition des aimants

• Toutefois, les aimants sont surtout fait dacier
  (alliage de fer un peu de carbone) et divers
  autres éléments (cobalt, nickel, etc.)

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Comment les éléments ferromagnétiques
deviennent-ils aimantés ?

• Dans un morceau de un de ces métaux, on y trouve
  des millions de minuscules aimants appelés
  domaines magnétiques.

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Comment les éléments ferromagnétiques
deviennent-ils aimantés ?

• -Si ces domaines sont placés au hasard, le
  morceau nest pas magnétisé
• -Il faut introduire le morceau dans un champ
  magnétique extérieur (par exemple dans un
  solénoïde), ce qui alignent les domaines
  magnétiques, pour réussir à laimanter

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Particularités des aimants

• Attention  échappés ou chauffés, ils se
  démagnétisent.
• Les aimants en fer à cheval sont très puissants à
  cause de la proximité des pôles. Le champ
  magnétique est particulièrement fort dans
  lespace entre les deux pôles.

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Matériaux non-magnétiques  ne peuvent pas
être magnétisés

• Par ex. 
• Plastique
• Verre
• Cuivre
• Plomb
• etc.

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Forces agissant dans laimant

• Si on met en présence deux aimants, on constate
  que
• les pôles contraires (nord et sud) s'attirent
• les pôles semblables (nord et nord, ou sud et
  sud) se repoussent

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Linfluence de la distance

• Ces forces d'attraction et de répulsion sont
  fonction de l'inverse du carré de la distance qui
  sépare les deux pôles. Si la force vaut F pour
  une distance de 1 mm, elle n'est plus que du
  quart de F (F/4) lorsque la distance est de 2 mm.

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Boussole

• Définition 
• aiguille magnétique suspendue pouvant tourner
  librement.
• Dans lhémisphère nord, une des extrémités de
  laiguille pointe vers le Nord géographique
  (cest le pôle sud magnétique). Lextrémité qui
  pointe est donc le pôle nord magnétique

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La Terre, un énorme aimant

• La Terre agit un peut comme un aimant. Mais les
  pôles magnétiques et les pôles géographiques (où
  laxe de rotation de la Terre passe) ne
  concordent pas.
• Le pôle magnétique dans l'Arctique canadien est
  en réalité un pôle sud.

Pôle sud magnétique
Pôle nord géographique
Boussole
Pôle sud géographique
Pôle nord magnétique
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Autre source de champ magnétique

• Dès qu'on fait circuler un courant électrique
  dans un conducteur, on crée un champ magnétique.
• Dans le cas d'un conducteur rectiligne (fil,
  câble...), ce champ est concentrique autour du
  courant.

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Autre source de champ magnétique

• Dans le cas d'un conducteur circulaire (spire),
  le champ est colinéaire par rapport à l'axe de la
  spire.
• Cest le solénoïde, soit une bobine de fil isolé
  à travers laquelle un courant électrique circule.

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Autre source de champ magnétique

• La valeur du champ magnétique produit par le
  solénoïde dépend, entre autres, de
• de la longueur de la bobine
• de son diamètre
• du nombre de spires et
• de l'intensité du courant qu'on y fait circuler.

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Créer des aimants

• Si on insère un objet magnétisable au centre de
  la bobine (ici un clou), il devient magnétisé.
  Cest la façon de fabriquer les aimants !

Électro-aimant rudimentaire attirant une plaque
métallique mince
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Applications technologiques des matériaux
magnétiques

• Transformateurs
• Moteurs
• Générateurs
• bobines dinduction
• hauts-parleurs
• Microphones
• rubans magnétiques (enregistrement son et image)
• minces films métalliques (mémoires dordinateur)

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Médiagraphie

• http//www3.ltu.edu/s_schneider/physlets/main/bso
  lenoid.shtml
• http//www.physics.sjsu.edu/facstaff/becker/physic
  s51/mag_field.htm
• http//hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magneti
  c/elemag.html
• http//freelektronik.free.fr/LEKTRONIK/T3.htm
• http//www.geolab.nrcan.gc.ca/geomag/what_nmp_f.sh
  tml
• http//products.worldbook.com/assets/products_gfx/
  young_scientists.pdf