Champ magnétique : fonctionnement, pôles et lignes de champ

Comment un champ magnétique est-il créé ?

Dans un aimant permanent, le champ magnétique est principalement lié aux moments magnétiques des électrons et à leur disposition dans le matériau.

Dans les matériaux ferromagnétiques tels que le fer, le nickel ou le cobalt, de petites zones appelées domaines magnétiques se forment. Si ces domaines sont orientés dans des directions différentes, leurs effets s'annulent en grande partie.

Lorsqu'un objet est magnétisé, plusieurs domaines s'alignent dans la même direction et il commence à générer un champ magnétique intense.

Champ électromagnétique

Un champ magnétique est également créé autour d'un conducteur parcouru par un courant électrique. Si ce conducteur est enroulé en bobine, les champs magnétiques des spires individuelles se combinent et s'intensifient à l'intérieur de la bobine.

Par exemple, les dispositifs suivants fonctionnent selon ce principe :

• électroaimants,
• moteurs électriques,
• transformateurs,
• relais,
• les haut-parleurs,
• générateurs.

Pourquoi les aimants s’attirent-ils et se repoussent-ils ?

Un aimant possède deux pôles :

• pôle nord N,
• pôle sud S.

Lorsque les pôles nord et sud se rapprochent, une force d’attraction se crée. Si vous rapprochez deux pôles nord ou deux pôles sud, les aimants se repoussent.

Que sont les lignes de champ magnétique ?

Les lignes de champ magnétique sont des lignes imaginaires qui servent à représenter la direction et la forme d'un champ magnétique.

Leurs propriétés sont les suivantes :

• elles forment des boucles fermées,
• à l’extérieur de l’aimant, elles vont du pôle nord au pôle sud,
• à l’intérieur de l’aimant, elles reviennent vers le pôle nord,
• elles ne se croisent pas,
• des lignes plus rapprochées représentent un champ plus intense.

La forme du champ peut être facilement observée à l'aide de limaille de fer ou d'une petite boussole.

Champs magnétiques permanents et variables

Champ magnétique permanent

Son intensité et sa direction restent constantes dans le temps à un endroit donné. Il est créé, par exemple, par un aimant permanent stationnaire ou une bobine alimentée par un courant constant.

Champ magnétique variable

Son intensité ou sa direction varie dans le temps. Il peut apparaître, par exemple :

• lorsqu’un courant alternatif traverse la bobine,
• lorsque l’aimant se déplace par rapport au point de mesure,
• lorsqu’un électroaimant est mis en marche et arrêté.

Si le flux magnétique traversant un circuit électrique varie, une tension électrique induite peut y apparaître. Ce phénomène est appelé induction électromagnétique.

Règle de la main droite

La direction du champ magnétique autour d'un conducteur parcouru par un courant peut être déterminée à l'aide de la règle de la main droite :

1. Imaginez saisir le conducteur avec votre main droite.
2. Orientez votre pouce dans le sens du courant électrique.
3. Le sens dans lequel vos doigts se replient indique celui des lignes du champ magnétique.

Dans une bobine, les doigts de votre main droite enroulent les spires dans le sens du courant, et votre pouce indique le sens du champ magnétique à l'intérieur de la bobine ainsi que la position de son pôle nord.

Expérience simple avec de la limaille de fer

1. Placez l'aimant sur une surface plane.
2. Recouvrez l’aimant d’une feuille de papier ou d’une fine feuille de plastique.
3. Saupoudrez délicatement une petite quantité de limaille de fer.
4. Tapotez légèrement la surface.
5. La limaille s'alignera selon la direction du champ magnétique.

Aimants sélectionnés pour usage pratique

Pour tableaux et documents

Aimant rond coloré 26 × 5 mm

Aimant en ferrite bleu (faible puissance) pour fixer papiers, enveloppes et photos sur un tableau magnétique ou une surface métallique.

• Diamètre 26 mm
• Hauteur 5 mm
• Force d’arrachement 3 N
• Force d’arrachement approximative 0,3 kg
• Poids 12,65 g
• Ferrite isotrope
• Version bleue
• Code produit 60016

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Néodyme compact

Aimant cylindrique en néodyme 10 × 1,5 mm

Aimant en néodyme fin, idéal pour les fermetures légères, le modélisme et les petits projets techniques.

• Diamètre 10 mm
• Hauteur 1,5 mm
• Force d’arrachement 9,9 N
• Force d’arrachement approximative 0,99 kg
• Poids 0,9 g
• Grade magnétique N35
• Surface nickelée
• Résistance thermique jusqu’à 80 °C
• Code produit 24048

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Bloc de ferrite

Bloc magnétique en ferrite 30 × 20 × 6 mm

Aimant en ferrite anisotrope pour supports simples, expériences scolaires et applications techniques peu exigeantes.

• Dans le nom et la description, les dimensions sont de 30 × 20 × 6 mm.
• Force d’arrachement 14 N
• Force d’arrachement approximative 1,4 kg
• Poids 17,45 g
• Ferrite anisotrope MF35
• Résistance thermique jusqu’à 250 °C
• Code produit 10342

Remarque : la fiche française indique actuellement 30 × 20 × 6 mm, conformément au nom et à la description. Vérifiez les dimensions de la variante choisie avant de commander.

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Questions fréquentes

Résumé

Un champ magnétique se crée autour des aimants permanents et des conducteurs parcourus par un courant électrique. Dans le cas d'un aimant permanent, ce champ est lié à la distribution des moments magnétiques des électrons dans le matériau.

Les lignes de champ magnétique forment des boucles fermées. Les pôles opposés s'attirent et les pôles de même nom se repoussent. La direction du champ magnétique autour d'un fil conducteur ou d'une bobine peut être déterminée par la règle de la main droite.