echoesof.science · 15–16 ans
Le magnétisme : domaines, électroaimants et champ terrestre
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Tout aimant a un pôle nord et un pôle sud ; les pôles de même nom se repoussent et les pôles de noms contraires s'attirent. On ne peut pas isoler un pôle magnétique : coupez un aimant et chaque morceau a ses deux pôles, jusqu'à l'échelle des atomes.
Le fer, le cobalt, le nickel et le gadolinium sont ferromagnétiques. Ils contiennent des domaines, de petites régions qui se comportent comme de minuscules aimants droits. Dans un morceau non aimanté, les domaines pointent dans des directions aléatoires ; un champ extérieur les aligne et les fait grandir, et un chauffage suivi d'un refroidissement, ou des petits chocs, peuvent figer cet alignement. Au-dessus de la température de Curie (1043 K pour le fer), un matériau ferromagnétique ne peut plus du tout être aimanté.
Le courant électrique produit des champs magnétiques ; en fait, les charges en mouvement sont la source de tout magnétisme. Une bobine parcourue par un courant est un électroaimant : un aimant temporaire dont la force augmente avec l'intensité du courant et le nombre de spires, et qu'un noyau de fer renforce fortement.
Expérience: Qu'est-ce qui détermine la force d'un électroaimant ?
- Enroule 20 spires sur le noyau. Branche la bobine, l'ampèremètre et le rhéostat en série avec l'alimentation.
- Règle l'intensité sur 0,5 A. Compte combien de trombones le noyau soulève. Coupe le courant entre les mesures.
- Recommence à 1,0 A, 1,5 A et 2,0 A avec 20 spires.
- Garde maintenant l'intensité à 1,0 A et teste 10, 20, 30 et 40 spires.
- Trace le nombre de trombones soulevés en fonction de l'intensité, puis en fonction du nombre de spires. Décris les tendances.
- Retire le noyau et refais une mesure. Compare.
| Intensité (A) | Spires | Trombones, essai 1 | Trombones, essai 2 | Moyenne |
|---|---|---|---|---|
| 0,5 | ||||
| 1,0 | ||||
| 1,5 | ||||
| 2,0 | ||||
| 1,0 (10 spires) | ||||
| 1,0 (40 spires) |
Questions
Explique, à l'aide des domaines, comment un morceau de fer s'aimante et pourquoi le chauffer peut le désaimanter.
Décris et explique tes résultats pour l'intensité et pour le nombre de spires.
Pourquoi le pôle magnétique de la Terre proche du pôle Nord géographique est-il appelé un pôle sud ?
Une carte de 2000 indique la déclinaison pour ta commune. Pourquoi pourrait-elle être fausse aujourd'hui ?
Sources de chaque fait de cette fiche: echoesof.science/school/fr/magnetism/sources/