Champ magnétique
Le champ magnétique est la zone autour d'un aimant dans laquelle il y a une force magnétique. Les charges électriques en mouvement peuvent créer des champs magnétiques. Les champs magnétiques sont généralement visibles par les lignes de flux magnétique. À tout moment, la direction du champ magnétique est indiquée par la direction des lignes de flux magnétique. La force d'un aimant est liée aux espaces entre les lignes de flux magnétique. Plus les lignes de flux sont proches les unes des autres, plus l'aimant est puissant. Plus elles sont éloignées, plus il est faible. On peut voir les lignes de flux en plaçant de la limaille de fer sur un aimant. La limaille de fer se déplace et se dispose en lignes. Les champs magnétiques donnent de l'énergie aux autres particules qui touchent le champ magnétique.
En physique, le champ magnétique est un champ qui traverse l'espace et qui fait qu'une force magnétique déplace des charges électriques et des dipôles magnétiques. Les champs magnétiques se situent autour des courants électriques, des dipôles magnétiques et des champs électriques changeants.
Lorsqu'ils sont placés dans un champ magnétique, les dipôles magnétiques sont alignés, leurs axes étant parallèles aux lignes de champ, comme on peut le voir lorsque de la limaille de fer est en présence d'un aimant. Les champs magnétiques ont également leur propre énergie et leur propre élan, avec une densité d'énergie proportionnelle au carré de l'intensité du champ. Le champ magnétique est mesuré en unités teslas (unités SI) ou gauss (unités cgs).
Il existe des types de champs magnétiques notables. Pour la physique des matériaux magnétiques, voir le magnétisme et l'aimant, et plus particulièrement le diamagnétisme. Pour les champs magnétiques produits par la modification des champs électriques, voir électromagnétisme.
Le champ électrique et le champ magnétique sont des composantes du champ électromagnétique.
La loi de l'électromagnétisme a été fondée par Michael Faraday.
Champ H
Les physiciens peuvent dire que la force et les couples entre deux aimants sont causés par des pôles magnétiques qui se repoussent ou s'attirent mutuellement. C'est comme la force de Coulomb qui repousse les mêmes charges électriques ou attire des charges électriques opposées. Dans ce modèle, un champ magnétique H est produit par des charges magnétiques qui sont "étalées" autour de chaque pôle. Ainsi, le champ H est comme le champ électrique E qui commence à une charge électrique positive et se termine à une charge électrique négative. Près du pôle nord, toutes les lignes de champ H sont dirigées vers le pôle nord (que ce soit à l'intérieur de l'aimant ou à l'extérieur), tandis que près du pôle sud (que ce soit à l'intérieur de l'aimant ou à l'extérieur), toutes les lignes de champ H sont dirigées vers le pôle sud. Un pôle nord, donc, ressent une force dans la direction du champ H alors que la force sur le pôle sud est opposée au champ H.
Dans le modèle des pôles magnétiques, le dipôle magnétique élémentaire m est formé par deux pôles magnétiques opposés de force polaire qm séparés par une très petite distance d, de sorte que m = qm d.
Malheureusement, les pôles magnétiques ne peuvent pas exister séparément les uns des autres. Tous les aimants ont des paires nord/sud qui ne peuvent être séparées sans créer deux aimants ayant chacun une paire nord/sud. De plus, les pôles magnétiques ne tiennent pas compte du magnétisme produit par les courants électriques ni de la force qu'un champ magnétique applique aux charges électriques en mouvement.
Le modèle du pôle magnétique : deux pôles opposés, le Nord (+) et le Sud (-), séparés par une distance d produisent un champ H (lignes).
Champ H et matériaux magnétiques
Le champ H est défini comme suit :
H ≡ B μ 0 - M , {\displaystyle \mathbf {H} \ \equiv \\\frac \mathbf {B} }{\mu _{0}}-\mathbf {M}
(définition de H en unités SI)
Avec cette définition, la loi d'Ampère devient :
∮ H ⋅ d ℓ = ∮ ( B μ 0 - M ) ⋅ d ℓ = I t o t - I b = I f {\displaystyle \oint \mathbf {H} \cdot d{\boldsymbol}=\point \left({\frac {\mathbf {B} }{\mu _{0}}}-\mathbf {M} \right)\cdot d{\boldsymbol {ell }}=I_{\mathrm {tot} }-I_{\mathrm {b} }=I_{\mathrm {f} }}
où If représente le "courant libre" enfermé par la boucle, de sorte que l'intégrale de H ne dépend pas du tout des courants liés. Pour l'équivalent différentiel de cette équation, voir les équations de Maxwell. La loi d'Ampère conduit à la condition limite :
H 1 , ∥ - H 2 , ∥ = K f , {\displaystyle H_{1,\parallel }-H_{2,\parallel }=\mathbf {K} _{\text{f}},}
où Kf est la densité de courant libre en surface.
De même, une surface intégrale de H sur une surface fermée est indépendante des courants libres et capte les "charges magnétiques" de cette surface fermée :
∮ S μ 0 H ⋅ d A = ∮ S ( B - μ 0 M ) ⋅ d A = ( 0 - ( - q M ) = q M , {\displaystyle \point _{S}\mu _{0}\mathbf {H} \cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =\point _{S}(\mathbf {B} -\mu _{0}\mathbf {M} )\cdot \mathrm {d} \mathbf {A} =(0-(-q_{M}))=q_{M},}
qui ne dépend pas des courants libres.
Le champ H peut donc être séparé en deux parties indépendantes :
H = H 0 + H d , {\displaystyle \mathbf {H} =\mathbf {H} _{0}+\mathbf {H} _{d},\,}
où H0 est le champ magnétique appliqué dû uniquement aux courants libres et Hd est le champ démagnétisant dû uniquement aux courants liés.
Le champ magnétique H, par conséquent, refaçonne le courant lié en termes de "charges magnétiques". Les lignes du champ H ne bouclent qu'autour du "courant libre" et, contrairement au champ magnétique B, commencent et se terminent également aux pôles magnétiques proches.
Pages connexes
- Ferromagnétisme
- Flux magnétique
- Moment magnétique
Questions et réponses
Q : Qu'est-ce qu'un champ magnétique ?
R : Un champ magnétique est la zone autour d'un aimant où il existe une force magnétique due à l'action de charges électriques en mouvement.
Q : Comment peut-on déterminer la force d'un aimant ?
R : La force d'un aimant peut être déterminée en regardant l'espacement entre les lignes magnétiques - plus elles sont rapprochées, plus l'aimant est fort.
Q : Que se passe-t-il lorsque des particules touchent un champ magnétique ?
R : Lorsque les particules touchent le champ magnétique, elles en reçoivent une force.
Q : Qu'est-ce que cela signifie que quelque chose a sa propre énergie et son propre élan ?
R : Avoir sa propre énergie et son propre élan signifie que quelque chose a ses propres propriétés qui lui permettent de se déplacer ou d'agir indépendamment d'autres objets ou forces.
Q : Comment mesure-t-on l'intensité d'un champ magnétique ?
R : L'intensité du champ magnétique se mesure en teslax (unités SI) ou en gauss (unités cgs).
Q : Qui a établi la loi de l'électromagnétisme ?
R : Michael Faraday a établi la loi de l'électromagnétisme.
Q : Que se passe-t-il lorsque des flocons de fer sont placés près d'un aimant ?
R : Lorsque des flocons de fer sont placés près d'un aimant, ils se déplacent et se disposent en lignes de flux qui indiquent la direction et la force du champ magnétique.
