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Leçon 10
Electroaimant – Force magnétique
Un électroaimant est constitué d’un bobinage et très souvent d’une pièce en matériau ferromagnétique doux appélé circuit magnétique. Quand le bobinage est parcouru par un courant, il crée un champ magnétique canalisé par le circuit magnétique.
1. Effet magnétique:
Activité 1:
1) Enrouler lefil conducteur en spires autour d’un noyau en fer et d’un noyau en acier, créant ainsi une bobine. Ensuite, relier les deux bornes des spires au bornes d’un générateur.
2) Saupoudrer les limailles de fer tout près l’ extrémité du noyau en fer et en acier (ou des petits clous).
3) Fermer le circuit (l’interrupteur est fermé), Observer et noter les effets.
4) L’interrupteur est ouvert (on ne laisse pas traverser le courant électrique). Observer et noter les effets.
- Que se passe-t-il, lorsque le courant traverse les deux noyaux métalliques?
- Que se passe-t-il lorsque le circuit est ouvert?
D’après l’expérience, on constate que:
- Lorsque le courant électrique traverse les deux bobines, elles sont capables d’attirer les limailles de fer ou des petits clous. Cela montre que ces deux bobines sont aimantées ou on peut dire encore que le conducteur parcouru par un courant électrique agit comme un aimant.
- Lorsqu’on coupe le courant, les deux bobines perdent son aimantation. Les limailles de fer ou des petits clous se décrochent de la bobine de fer plus vite que celle de l’acier.
Pour fabriquer les électroaimants, on place un noyau métallique (habituellement un alliage de fer) à l’intérieur d’une bobine de fil porteuse d’un courant électrique. En passant dans la bobine, l’électricité produit un champ magnétique dont la puissance dépend de l’intensité du courant électrique et du nombre d’enroulement de fil. Au passage du courant,
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le noyau se comporte comme un aimant, mais en coupant le courant, les propriétés magnétiques disparaissent.
Les moteurs électriques, les télévisions, les téléphones, les ordinateurs, le monte- charge et bien d’autres appareils modernes utilisent des électroaimants.
2. Dipôles magnétiques d’une bobine:
Lorsqu’un courant électrique parcourt dans le fil conducteur, on constate que les deux noyaux métalliques s’attirent. Cela montre que chaque bobine est aimantée et les deux pôles de ces aimants sont différents.
Lorsqu’on appproche le pôle Nord de la bobine à une aiguille aimantée montée sur un pivot, le pôle N de la bobine attire le pôle sud et repousse le pôle nord de l’aiguille aimantée.
Une bobine parcourue par un courant électrique est équivalent à un aimant droit. Les faces nord et sud de la bobine, analogues aux pôles d’un aimant, dépendent du sens du courant qui la parcourt.
3. Electroaimant:
Un simple électroaimant constitué d'un noyau en ferrite (fer doux) et d'un fil électrique enroulé autour. Lorsque la bobine est traversée par un courant le noyau en fer est aimanté dont ce noyau en fer est appelé l’électroaimant.
Un électroaimant est constitué d'un bobinage et très souvent d'une pièce en matériau ferromagnétique doux appelé circuit magnétique. Quand le bobinage est parcouru par un courant, il crée un champ magnétique canalisé par le circuit magnétique.
La forme donnée au circuit magnétique permet, soit de concentrer l'effet du champ magnétique, soit de le canaliser.
L’électroaimant possède deux pôles N et S ainsi que l’aimant droit et l’aimant en U.
Les moteurs électriques, les télévisions, les téléphones, les ordinateurs, le monte-charge et bien d’autres appareils modernes utilisent des électroaimants.
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5. Force électromagnétique:
5.1. Activité : Etude qualitative de la force électromagnétique
a) b)
- Placer un fil conducteur, rectiligne, rigide, relié à une source par des fils souples, entre les deux pôles d’un aimant en U et faire varier les conditions comme suit:
a) Si le conducteur n’est pas traversé par un courant, il ne se passe rien.
b) Si un courant passe dans le sens indiqué, le conducteur dévie vers la droite.
c) Inverser le sens du courant, le fil dévie vers la gauche.
d) Rétablir le sens initial du courant et inverser les pôles de l’aimant, le fil dévie vers la gauche.
e) Inverser à nouveau le courant en laissant l’aimant comme en d), le fil dévie vers la droite.
5.1. Direction de la force électromagnétique:
La force électromagnétique est normale (perpendiculaire) au plan P défini par la direction du courant. Son point d’application est le milieu de la position de conducteur soumise au champ.
5.3. Sens de la force:
Il dépend du sens du courant. Pour retrouver ce sens d’une açon commode, on retient la règle de la main gauche et des trois doigts de la main droite.
a) b)
45 a) Règle de la main gauche:
- Ouvrir (étendre) la main gauche et allonger les doigts, la pouce est perpendiculaire aux quatre doigts.
- Placer la main dans le champ magnétique en supposant que le champ magnétique traverse la paume vers le dos de la main.
- Les quatre doigts indiquent le sens du courant et le pouce indique le sens de la force électromagnétisme (schéma a).
Règle : La main GAUCHE orientée comme le magnétisme , le pouce orienté selon le sens de déplacement ,on découvre le sens de la force électro motrice en imaginant qu’elle traverse la main.
b) Règle de la main droite:
- Ouvrir la main, la droite d’action du courantest perpendiculaire à la fois aux lignes de champ magnétique et à la force électromagnétique.
- Le sens de cette force estb donné par la règle des trois doigts de la main droite:
Le pouce indique le sens du courant
L’index indique le sens du champ magnétique
Le majeur indique le sens de la force électromagnétique.
Conclusion:
Lorsqu’un courant électrique traverse un conducteur placé dans un champ magnétique, le champ magnétique agit unu force sur le conducteur ou sur le courant traversant le conducteur.
Cette force est appelée force électromagnétique, le sens de cette force dépend de sens du courant et du champ magnétique.
Le sens de la force électromagnétique, du champ magnétique et du courant sont perpendiculaires entre eux et forme un triède tri-rectangle.
La règle de la main gauche ou la main droite permet de déterminer le sens de la force électromagnétique.
