{"id":121,"date":"2017-12-10T18:17:44","date_gmt":"2017-12-10T17:17:44","guid":{"rendered":"http:\/\/pbelaire.free.fr\/wordpress\/?page_id=121"},"modified":"2023-09-11T07:01:34","modified_gmt":"2023-09-11T05:01:34","slug":"magnetisme-et-electromagnetisme","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/ordi-tech.fr\/index.php\/magnetisme-et-electromagnetisme\/","title":{"rendered":"Le magn\u00e9tisme et l’\u00e9lectromagn\u00e9tisme"},"content":{"rendered":"

Nous allons, dans ce chapitre, \u00e9voquer bri\u00e8vement, et assez superficiellement, un certain nombre de notions simples en rapport avec l’\u00e9lectromagn\u00e9tisme. Nous nous limiterons aux seules connaissances qui peuvent \u00eatre utiles \u00e0 un d\u00e9butant en \u00e9lectronique.<\/em><\/span><\/p>\n

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<\/a>Qu’est-ce que le magn\u00e9tisme?<\/span><\/i><\/p>\n

Le\u00a0magn\u00e9tisme<\/strong>\u00a0est l’ensemble des ph\u00e9nom\u00e8nes qui se rattachent aux deux propri\u00e9t\u00e9s des aimants: ils attirent les morceaux de fer (limaille, clous…) et peuvent s’orienter \u00e0 la surface de la Terre lorsqu’on les rend mobiles (aiguille de boussole).<\/span><\/p>\n

Une r\u00e9gion de l’espace est le si\u00e8ge d’un\u00a0champ magn\u00e9tique<\/strong>\u00a0lorsque s’y exercent les propri\u00e9t\u00e9s de l’aimant, qui sont \u00e9galement celles de l’\u00e9lectro-aimant.<\/span><\/p>\n

L’\u00e9tude de ce ph\u00e9nom\u00e8ne tr\u00e8s remarquable (et longtemps inexpliqu\u00e9), \u00e0 la fin du si\u00e8cle dernier et au d\u00e9but de ce si\u00e8cle, par le grand\u00a0<\/span>J. C. Maxwell<\/a>\u00a0notamment, permit de d\u00e9couvrir que tout champ magn\u00e9tique d\u00e9coule d’un d\u00e9placement de particules \u00e9lectriquement charg\u00e9es. Certains \u00e9l\u00e9ments, dont le fer, le nickel et le cobalt, sont particuli\u00e8rement aptes, du fait de leur structure atomique, \u00e0 engendrer un champ magn\u00e9tique. Ces \u00e9l\u00e9ments sont appel\u00e9s\u00a0ferromagn\u00e9tiques<\/strong>.<\/span><\/p>\n

Hormis les aimants, pour lesquels le magn\u00e9tisme est en quelque sorte une propri\u00e9t\u00e9 intrins\u00e8que, les champs magn\u00e9tiques sont produits par un courant \u00e9lectrique. En effet,\u00a0d\u00e8s qu’on fait circuler un courant dans un conducteur, on cr\u00e9e un champ magn\u00e9tique<\/strong>. Dans le cas d’un conducteur rectiligne (fil, c\u00e2ble…), ce champ est concentrique autour du courant. Dans le cas, plus int\u00e9ressant, d’un conducteur circulaire (spire), le champ est colin\u00e9aire par rapport \u00e0 l’axe de la spire.<\/span><\/p>\n

Dans la pratique, les champs magn\u00e9tiques sont cr\u00e9\u00e9s par des\u00a0sol\u00e9no\u00efdes<\/strong>\u00a0(bobines) comportant un grand nombre de spires. Dans ce cas, la valeur du champ magn\u00e9tique d\u00e9pend, entre autres facteurs, de la longueur de la bobine, de son diam\u00e8tre, du nombre de spires et de l’intensit\u00e9 du courant qu’on y fait circuler.<\/span><\/p>\n

Si le courant est variable avec le temps, le champ subit \u00e9galement une variation et, en vertu de la loi de Faraday, il produit une tension induite. La possibilit\u00e9 de cr\u00e9er des champs magn\u00e9tiques et les ph\u00e9nom\u00e8nes qui y sont associ\u00e9s (induction, self-induction…) sont \u00e0 l’origine d’un grand nombre d’applications tr\u00e8s diverses: \u00e9lectro-aimants, relais,\u00a0dynamos<\/a>\u00a0et alternateurs,\u00a0<\/span>moteurs \u00e9lectriques<\/a>, transformateurs, haut-parleurs, etc…<\/span><\/p>\n

Ci-dessous, le principe de fonctionnement d’un petit relais et d’un haut-parleur:<\/span><\/p>\n

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\"relais\"<\/span><\/p>\n

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Les contacts du relais se ferment lorsque la bobine est excit\u00e9e.<\/span><\/p>\n<\/blockquote>\n

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\"haut-parleur\"<\/span><\/p>\n

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La membrane conique, en carton fin, est solidaire d’une bobine qui se d\u00e9place dans l’entrefer de l’aimant. Lorsque la bobine est parcourue par un courant, issu par exemple d’un amplificateur, les forces \u00e9lectromagn\u00e9tiques mettent la membrane en vibration. Une suspension \u00e9lastique autorise le d\u00e9placement longitudinal de la membrane, qui rayonne alors une onde acoustique.<\/span><\/p>\n<\/blockquote>\n

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<\/a>Aimants et \u00e9lectro-aimants<\/span><\/i><\/p>\n

Un\u00a0aimant<\/strong>\u00a0poss\u00e8de la propri\u00e9t\u00e9 d’attirer, \u00e0 ses p\u00f4les, des objets m\u00e9talliques \u00e0 base de fer, par exemple de la limaille de fer. On constate ais\u00e9ment par l’exp\u00e9rience qu’il existe une r\u00e9gion de l’espace o\u00f9 l’aimant exerce son influence: cette zone est appel\u00e9e\u00a0champ magn\u00e9tique<\/strong>.<\/span><\/p>\n

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Les aimants sont r\u00e9alis\u00e9s \u00e0 l’aide d’alliages comprenant de l’acier et divers autres \u00e9l\u00e9ments, par exemple de l’aluminium, du nickel et du cobalt (alnico), du baryum ou du strontium, du samarium et du cobalt. L’alliage le plus performant, qui date des ann\u00e9es 80, est constitu\u00e9 de n\u00e9odyme, de fer et de bore.<\/span><\/p>\n<\/blockquote>\n

Le champ magn\u00e9tique est d’autant plus intense que l’on est pr\u00e8s des p\u00f4les de l’aimant. Il diminue \u00e0 mesure qu’on s’en \u00e9loigne.<\/span><\/p>\n

Si on met en pr\u00e9sence deux aimants, on constate que\u00a0les p\u00f4les de\u00a0<\/strong>noms contraires<\/strong><\/em>\u00a0(nord et sud) s’attirent<\/strong>, tandis que\u00a0les p\u00f4les de\u00a0<\/strong>m\u00eame nom<\/strong><\/em>\u00a0(nord et nord, ou sud et sud) se repoussent<\/strong>. Ces forces d’attraction et de r\u00e9pulsion sont fonction de l’inverse du carr\u00e9 de la distance qui s\u00e9pare les deux p\u00f4les. 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.<\/span><\/p>\n

Un\u00a0\u00e9lectro-aimant<\/strong>\u00a0est un appareil destin\u00e9 \u00e0 produire un champ magn\u00e9tique, lequel pourra ensuite, par exemple, fermer un contact d’un relais ou encore faire vibrer la membrane d’un haut-parleur.<\/span><\/p>\n

L’\u00e9lectro-aimant est constitu\u00e9 d’un barreau de fer (le noyau) autour duquel est enroul\u00e9e une bobine de fil conducteur isol\u00e9. Lorsqu’on fait circuler un courant dans la bobine (on dit que la bobine est excit\u00e9e), on constate la cr\u00e9ation d’un champ magn\u00e9tique: l’\u00e9lectro-aimant se comporte comme un aimant.<\/span><\/p>\n

\"sol\u00e9no\u00efde\"<\/span><\/p>\n

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On v\u00e9rifie ais\u00e9ment que\u00a0le champ magn\u00e9tique augmente<\/strong>:<\/span><\/p>\n