Magnétisme - champ magnétique
Prérequis
Présentation
Animation pour simuler l'orientation de petits fils de limaille de fer (donc les lignes du champ magnétique) autour de conducteurs de différentes formes.
Les explications des choses à faire sont plus bas sur cette page.
auteur : Geneviève Tulloue, université de Nantes
Explications
Lorsqu'il n'y a aucun courant, les fils de limaille s'orientent dans toutes les directions, aléatoirement.
1) Fil rectiligne
- Commencez par mettre un fil rectiligne, perpendiculaire au plan de l'écran, en cliquant sur le bouton "ajouter un fil".
Par défaut, le courant est sortant (représentation par un point au milieu d'un cercle).
Sous l'action du champ magnétique, la limaille s'oriente en cercles centrés sur le fil. - Pour voir le vecteur champ magnétique, cliquez sur le bouton "Montrer/cacher le champ" et promenez le curseur dans la zone de l'animation; vous verrez apparaître le vecteur champ magnétique tel qu'il est à l'endroit du curseur (augmentez I pour que ce vecteur ne soit pas trop petit).
- Observez qu'il est tangent aux fils de limaille, donc tangent aux cercles (= direction du vecteur).
- Vérifiez aussi la règle du tire-bouchon pour le sens du champ.
- Observez comment il varie avec la distance au fil.
- Ensuite, changez le sens du champ, en tapant une valeur négative pour l'intensité du courant (au-dessus du cadre).
- Vous voyez que sa représentation devient une croix au milieu d'un cercle (rentrant).
- Cliquez sur "Montrer/cacher le champ" et observez cette fois le sens du champ.
- Vous pouvez aussi changer son intensité (de 1 à 9), par exemple en la doublant. Observez comment cela a modifié B.
2) Spire
- Supprimez le fil en cliquant sur le bouton "supprimer le dernier objet".
- Placez ensuite une spire en cliquant sur le bouton "ajouter une spire". La spire est perpendiculaire au plan de l'écran, avec le courant qui sort de l'écran à gauche, passe au-dessus de gauche à droite et rentre à droite pour retourner par l'arrière.
- Cliquez sur "Montrer/cacher le champ" et observez la direction et le sens du champ. Près des points où la spire entre et sort, le champ est comme celui d'un fil rectiligne. Au centre de la spire, il est perpendiculaire au plan de celle-ci.
- Vérifiez la règle du tire-bouchon pour le sens du champ au centre de la spire.
- Ensuite changez le sens du courant en mettant une valeur négative pour I au-dessus du cadre et recommencez vos observations.
- Puis changez l'intensité du courant, par exemple en la doublant. Comment varie B au centre de la spire ? Et ailleurs ?
3) Aimant permanent
- Supprimez la spire en cliquant sur le bouton "supprimer le dernier objet".
- Placez ensuite un aimant en cliquant sur le bouton "ajouter un aimant".
- Cliquez sur "Montrer/cacher le champ" et observez la direction et le sens du champ. A l'extérieur de l'aimant le champ magnétique sort part le pôle ... et rentre par le pôle .... (complétez).
4) Deux fils rectilignes parallèles
- Supprimez l'aimant en cliquant sur le bouton "supprimer le dernier objet".
- Placez deux fils rectilignes parallèles, perpendiculaires au plan de l'écran, en cliquant deux fois sur le bouton "ajouter un fil". Les deux fils sont superposés. Prenez et glissez un des deux fils un peu plus loin.
- Cliquez sur "Montrer/cacher le champ" et observez la direction et le sens du champ au point milieu des deux fils. Que vaut-il ? Pourquoi ?
- Changez le sens d'un des deux courants en changeant son signe au-dessus du cadre. Comment est le champ au point milieu des deux fils ? Pourquoi ? Si vous ne comprenez pas ce que vous observez, dans chacun des deux cas, promenez votre curseur d'un fil à l'autre.