- Qu'est-ce qu'un champ magnétique ?
- Origine d'un champ magnétique
- Types de champ magnétique
- Direction d'un champ magnétique
- Le champ magnétique terrestre
Nous expliquons ce qu'est un champ magnétique, comment il est produit et quelles sont ses caractéristiques. Nous vous parlons également du champ magnétique terrestre.
Qu'est-ce qu'un champ magnétique ?
Un champ magnétique est la représentation mathématique de la façon dont les forces magnétiques sont réparties dans le espace qui entoure une source magnétique. Cette source peut être un aimant, une charge sur mouvement ou un courant électrique (beaucoup de charges en mouvement). Chaque fois que l'un de ces éléments existe, il y aura un champ magnétique autour de lui, c'est-à-dire un champ de forces magnétiques. En dehors de ce champ, il n'y a pas d'effets magnétiques.
Une caractéristique fondamentale des champs magnétiques est qu'ils sont dipolaires : ils ont un pôle Nord et un pôle Sud, également appelés pôle positif et pôle négatif. Contrairement au champs électriques qui peuvent être générés par des charges électriques (comme un électron), il n'y a pas de « charges magnétiques » qui génèrent des champs magnétiques. Les champs magnétiques ont toujours deux pôles qui leur sont associés. En conséquence, les lignes de champ magnétique sont toujours fermées, comme dans le cas de l'aimant : elles quittent le pôle nord et arrivent au pôle sud.
Origine d'un champ magnétique
Pour qu'un champ magnétique existe, il doit y avoir une source d'énergie magnétique (comme un aimant), une charge en mouvement ou un courant électrique.Ces éléments sont les seuls capables de créer un champ magnétique et les seuls qui peuvent en être affectés.
Une charge électrique (comme un électron se déplaçant dans l'espace) génère un champ magnétique autour d'elle qui exercera une force sur une autre charge en mouvement. La même chose se produit avec les courants électriques.
Le cas des aimants est particulier car il n'y a pas de charges en mouvement, mais plutôt ces matériaux génèrent un champ magnétique dû à certains phénomènes microscopiques d'une certaine complexité.
Comme le décrivent la loi d'Ampère et les équations de Maxwell, les champs magnétiques et les champs électriques coexistent souvent dans le la nature. Certains changements dans le temps d'un champ magnétique produisent des champs électriques. Un bon exemple de la coexistence de ces deux champs est le rayonnement électromagnétique, tel que lumière.
La présence de champs magnétiques peut être vérifiée à l'aide d'un appareil appelé magnétomètre.
Types de champ magnétique
Les champs magnétiques peuvent être classés selon leur source de création :
- Champs magnétiques provenant d'un aimant. Les aimants sont des matériaux qui ont la particularité d'avoir un champ magnétique permanent, créé par quoi dans physique est connu comme le tournoyer électrons (peut être compris en le considérant comme un spin sur eux-mêmes). D'autre part, il y a les métaux qui peuvent " devenir " des aimants lorsqu'ils sont magnétisés par un champ magnétique externe.
- Champs magnétiques du courant. Chaque charge en mouvement produit un champ magnétique. Par conséquent, un courant électrique produit également un champ magnétique. Par exemple : les électro-aimants (comme celui de la figure ci-dessus) sont des dispositifs dans lesquels au moyen d'un batterie le courant circule dans un fil enroulé sur du métal. Ce courant génère un champ magnétique autour de lui qui magnétise le métal et génère un autre champ magnétique. Ainsi, les électro-aimants sont utilisés pour générer des champs magnétiques variables car en changeant le courant, le champ magnétique change.
Direction d'un champ magnétique
Les lignes de champ magnétique nous indiquent sa direction.
Laadresse d'un champ magnétique peut être décrit à l'aide de lignes ou vecteur, chargé d'indiquer la direction vers laquelle pointent les forces magnétiques. Dans la figure ci-dessus, vous pouvez clairement voir les lignes du champ magnétique généré par l'aimant, qui indiquent la direction de la force avec laquelle l'aimant interagit avec les particules métalliques.
Le fait que le champ magnétique ait une direction implique qu'il s'agit d'un vecteur. Quelconque Obliger est une quantité vectorielle, c'est-à-dire qu'elle représente une quantité qui a une direction et un sens, comme la vitesse. Étant donné que le champ magnétique est proportionnel à la force magnétique, il s'agit également d'une quantité vectorielle. En fait, il est intéressant de noter que la force magnétique ressentie par une particule en mouvement immergée dans un champ magnétique est toujours perpendiculaire à la direction de ce champ et à sa propre vitesse.
Le champ magnétique terrestre
Notre planète possède un champ magnétique naturel, également appelé champ géomagnétique. Au centre de Terre il y a de la fonte (pour le haut températures). En raison de la rotation de la Terre, ce liquide métallique est en mouvement constant, formant un courant électrique (lorsque le métal se déplace, les électrons qui le composent se déplacent). Ce courant est ce qui produit le champ magnétique terrestre qui est si intense qu'il s'échappe de la surface de la Terre.
Le champ magnétique terrestre joue un rôle très important puisqu'il détourne des rayonnements très dangereux pour les êtres vivants de la soleil. Sans le champ magnétique terrestre, le atmosphère il serait détruit par les rayons cosmiques. Les boussoles que nous utilisons pour la navigation interagissent avec ce champ : son aiguille aimantée est toujours alignée avec le champ magnétique terrestre, indiquant le nord. De plus, de nombreux animaux migrateurs utilisent le champ magnétique de la planète pour toujours s'orienter et se déplacer dans les mêmes directions à certaines périodes de l'année.