De quoi est constitué un champ magnétique?

De quoi est constitue un champ magnetique

Le champ magnétique est la zone autour d’un aimant dans laquelle l’effet du magnétisme se fait sentir. Nous utilisons le champ magnétique comme un outil pour décrire comment la force magnétique est distribuée dans l’espace autour et à l’intérieur de quelque chose de nature magnétique. Dans cet article, nous allons nous familiariser avec le champ magnétique, l’intensité du champ magnétique et ses caractéristiques.

Qu’est-ce qu’un champ magnétique ?

Le champ magnétique est la région autour d’un matériau magnétique ou d’une charge électrique en mouvement à l’intérieur de laquelle la force du magnétisme agit.

Un champ magnétique est un champ vectoriel au voisinage d’un aimant, d’un courant électrique ou d’un champ électrique changeant dans lequel des forces magnétiques sont observables. Un champ magnétique est produit par les charges électriques en mouvement et les moments magnétiques intrinsèques des particules élémentaires associés à une propriété quantique fondamentale connue sous le nom de spin. Le champ magnétique et le champ électrique sont tous deux interdépendants et sont des composantes de la force électromagnétique, l’une des quatre forces fondamentales de la nature.

L’histoire du champ magnétique

  • Les recherches sur le champ magnétique ont commencé en 1269, lorsque le savant français Petrus Peregrinus de Maricourt a cartographié le champ magnétique à la surface d’un aimant sphérique à l’aide d’aiguilles de fer. Il a remarqué que les lignes de champ résultantes se croisaient en deux points. Il a nommé ces points « pôles » Après cette observation, il a déclaré que les aimants ont toujours des pôles Nord et Sud, quelle que soit la finesse de leur découpe.
  • Trois siècles plus tard, William Gilbert affirmait que la Terre est un aimant.
  • En 1750, John Mitchell, un ecclésiastique et philosophe anglais, affirme que les pôles magnétiques s’attirent et se repoussent.
  • En 1785, Charles-Augustin de Coulomb vérifie expérimentalement le champ magnétique de la Terre. Au XIXe siècle, le mathématicien et géomètre français Siméon Denis Poisson a créé le premier modèle du champ magnétique, qu’il a présenté en 1824.
  • Au 19e siècle, d’autres révélations ont permis d’affiner et de remettre en question les notions précédemment admises.
  • En 1819, le physicien et chimiste danois Hans Christian Oersted découvre qu’un courant électrique crée un champ magnétique autour de lui.
  • En 1825, André-Marie Ampère a proposé un modèle de magnétisme dans lequel cette force était due à des boucles de courant en mouvement perpétuel, au lieu des dipôles de charge magnétique.
  • En 1831, le scientifique anglais Faraday a montré qu’un champ magnétique changeant génère un champ électrique. En fait, il a découvert l’induction électromagnétique.
  • Entre 1861 et 1865, James Clerk Maxwell a publié des théories sur l’électricité et le magnétisme. Elles étaient connues sous le nom d’équation de Maxwell. Ces équations décrivent la relation entre l’électricité et le magnétisme.

Illustration du champ magnétique

Généralement, un champ magnétique peut être illustré de deux manières différentes.

  • Vecteur du champ magnétique
  • Lignes de champ magnétique

Vecteur de champ magnétique

Le champ magnétique peut être décrit mathématiquement comme un champ vectoriel. Le champ vectoriel est un ensemble de nombreux vecteurs qui sont dessinés sur une grille. Dans ce cas, chaque vecteur pointe dans la direction indiquée par une boussole et sa longueur dépend de l’intensité de la force magnétique.

Lignes de champ magnétique

Les lignes de champ sont une autre façon de représenter les informations contenues dans un champ vectoriel magnétique. Les lignes de champ magnétique sont des lignes imaginaires.

Les lignes de champ magnétique sont un outil visuel utilisé pour représenter les champs magnétiques. Elles décrivent la direction de la force magnétique sur un monopôle nord à une position donnée

La densité des lignes indique la magnitude du champ. Par exemple, le champ magnétique est plus fort et plus dense près des pôles d’un aimant. En s’éloignant des pôles, il est faible et les lignes deviennent moins denses.

Propriétés des lignes de champ magnétique :

  • Les lignes de champ magnétique ne se croisent jamais
  • La densité des lignes de champ indique l’intensité du champ
  • Les lignes de champ magnétique forment toujours des boucles fermées
  • Les lignes de champ magnétique partent toujours du pôle nord et se terminent au pôle sud.

Intensité du champ magnétique

L’intensité du champ magnétique est également l’intensité du champ magnétique ou l’intensité magnétique. Elle est représentée par le vecteur H et se définit comme le rapport entre le MMF nécessaire pour créer une certaine densité de flux (B) dans un matériau particulier par unité de longueur de ce matériau. L’intensité du champ magnétique est mesurée en unités d’ampères/mètre.

Comment un champ magnétique prend-il naissance ?

Le champ magnétique naît lorsqu’une charge est en mouvement. Il y a deux façons fondamentales de s’arranger pour qu’une charge soit en mouvement et génère un champ magnétique utile. Voici ces deux façons:

Champ magnétique créé par un conducteur parcouru par un courant.

Ampère a suggéré qu’un champ magnétique est produit chaque fois qu’une charge électrique est en mouvement. Pour notre compréhension, considérons un fil dans lequel on fait circuler le courant en le reliant à une batterie:

Lorsque le courant traverse le conducteur, le champ magnétique augmente proportionnellement. Lorsque nous nous éloignons du fil, le champ magnétique diminue avec la distance. C’est ce que décrit la loi d’Ampère. Selon cette loi, l’équation donne le champ magnétique à une distance r d’un long conducteur parcouru par un courant I.

Le champ magnétique a une direction car c’est une quantité vectorielle. Pour un courant classique circulant dans un fil droit, on peut le trouver par la règle de la main droite. Imaginez que vous saisissez votre main droite autour du fil, le pouce pointant dans le sens du courant pour utiliser cette règle. Les doigts indiquent la direction du champ magnétique, qui s’enroule autour du fil.

Foire aux questions – FAQ

Pourquoi les lignes de flux magnétique sont-elles importantes ?

Les lignes de flux magnétique sont importantes pour les raisons suivantes:

  • Les lignes de champ magnétique sont les lignes dans un champ magnétique dont la tangente en tout point donnera la direction du champ en ce point et sa densité donne la magnitude du champ.
  • L’intensité du champ magnétique dépend du nombre de lignes de champ magnétique. Les lignes sont plus nombreuses aux pôles, c’est pourquoi le champ magnétique aux pôles est plus fort.
  • L’intensité d’un champ magnétique dépend du nombre de lignes de champ magnétique dans une zone particulière considérée.

Quelles sont les causes du champ magnétique terrestre ?

Le champ magnétique terrestre est généré en profondeur dans le noyau de la Terre. L’écoulement du fer liquide au centre de la Terre génère un courant électrique qui produit des champs magnétiques. Les métaux chargés qui traversent ces champs créent à leur tour des courants électriques, et le cycle continue.

Cette boucle auto-entretenue est connue sous le nom de géodynamo. La spirale provoquée par la force de Coriolis aligne les champs magnétiques séparés dans la même direction. L’effet combiné des champs magnétiques produit un vaste champ magnétique qui engloutit la planète.

Qu’est-ce que le champ magnétique ?

Le champ magnétique est la région autour d’un matériau magnétique ou d’une charge électrique en mouvement à l’intérieur de laquelle la force du magnétisme agit.

Qu’est-ce que la densité de flux magnétique?

L’induction magnétique est la quantité de flux magnétique dans une zone prise perpendiculairement à la direction du flux magnétique. Elle est désignée par le symbole B et elle est mesurée dans les unités de Tesla.

Qu’est-ce que l’intensité du champ magnétique?

L’intensité du champ magnétique ou Magnetic Field Strength est un rapport entre le MMF nécessaire pour créer une certaine densité de flux (B) à l’intérieur d’un matériau particulier par unité de longueur de ce matériau.

Existe-t-il des champs magnétiques dans l’espace ?

Oui, il existe des champs magnétiques dans l’espace. Les bras spiraux de la Voie lactée semblent posséder un champ magnétique organisé à très grande échelle, d’après l’étude d’un grand nombre de pulsars et de la polarisation de leurs signaux radio. On a découvert que les nuages de poussière interstellaires possédaient des champs magnétiques. Lorsque ces nuages s’effondrent, les champs sont amplifiés.

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