Champ magnétique (charge en mouvement) La petite histoire Comprendre simplement Domaines de présence Son interprétation dans l'avenir Les références Mais encore …

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La petite histoire  Up Page Lorsque les pôles opposés d'un aimant sont rapprochés (dessin a), les lignes de champ s'épousent et les aimants s'attirent ensemble. Lorsque les mêmes pôles d'un aimant sont rapprochés (dessin b), les lignes de champ s'éloignent les unes des autres et les aimants se repoussent mutuellement.

Comprendre simplement  Up Page Pôle nord magnétique Selon toutes vraissemblances, une erreur est constamment employée par les manuels scolaires et par l'ensemble des professeurs de physique. Le pôle Nord géographique n'est pas le pôle nord magnétique ! En voici pour preuve, la confirmation sur le "Grand Larousse, version 6 encyclopédies et 12 volumes" qui avoue, au chapitre "aimant", que, par suite des conventions: "L'aimant équivalent magnétiquement à la Terre doit être considéré comme ayant son pôle sud orienté vers la région nord du globe, bien que l'habitude soit définitivement prise de continuer à l'appeler pôle magnétique nord".   Le pôle Nord magnétique terrestre est en réalité un pôle sud magnétique ! Pour les âmes sensibles, sachez que l'aiguille de votre boussole (qui est en fait un pôle nord) se dirige vers le pôle Nord géographique. A moins que vous décidiez de réinventer la théorie des aimants, qui dit que deux pôles opposés se repoussent, et deux pôles identiques s'attirent. Vous devez donc bien admettre que si effectivement l'aiguille d'une boussole, qui représente un pôle nord, se dirige vers le pôle nord géographique, c'est donc que ce fameux pôle que nous nommons improprement pôle nord magnétique n'est autre que le pôle sud magnétique...   La magnétite La magnétite est une sorte de roche aimantée qui "attire" naturellement certains métaux. Elle se retrouve dans des gisements de fer ou au fond des océans. La magnétite est magnétique, à cause de l'alignement de ses particules. La magnétite aurait été formée il y a plusieurs millions d'années. Lors de sa formation, les particules de la magnétite auraient été influencées par le champ magnétique de la terre. Elles se sont toutes alignées (nord, sud), ce qui donne à la magnétite la propriété d'attirer certains métaux.

Domaines de présence  Up Page Action du champ magnétique L'influence du champ magnétique terrestre sur l'aiguille de la boussole, les pigeons ou les particules solaires s'exerce au travers de la force magnétique (force de Lorentz). Celle-ci s'exerce uniquement sur des objets en mouvement portant une charge électrique.   Principe d'une dynamo En général, les objets de la vie courante sont électriquement neutres et ne devraient pas être sensibles à la force magnétique. Cependant nous savons qu'un objet, tel qu'un clou en acier, est attiré par un aimant. En fait dans ce cas, la force magnétique agit sur le clou au niveau atomique ! Chaque atome est constitué d'un noyau (chargé positivement) et d'un nuage d'électron (chargé négativement). C'est le mouvement propre de ces charges (positives et négatives) qui est à l'origine de la sensibilité du clou à la force magnétique. Généralement les forces magnétiques exercées sur les différents atomes d'un objet s'annulent entre elles et l'objet semble insensible au champ magnétique. Cependant, pour certains matériaux, comme le fer, ces forces ne s'annulent pas et les objets (le clou par exemple) qui en sont constitués subissent l'action du champ magnétique. D'autres part, il arrive qu'une partie des électrons d'un atome ne soit plus solidaire de l'atome. Dès lors, ces électrons "libres" deviennent sensibles au champ magnétique ainsi que le reste de l'atome devenu "ionisé" par la perte de certains de ses électrons. C'est le cas, par exemple, dans un fil de cuivre où 3% des électrons sont libres (électrons de conduction). Lorsque le fil est en mouvement par rapport à un aimant, la force magnétique tend à déplacer ces électrons et à créer un courant électrique dans le fil : c'est le principe de la dynamo.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page La ionosphère Une situation analogue se présente dans les couches supérieures de l'atmosphère (l'ionosphère), où, sous l'effet du rayonnement UV et X du Soleil, la plupart des atomes et molécules sont partiellement ionisées, et où le champ magnétique terrestre y induit des courants électriques. Ces courants électriques génèrent eux-mêmes un champ magnétique (au même titre que le courant traversant la bobine d'une enceinte acoustique) perturbant le champ magnétique terrestre.   Champ magnétique statique Pour être plus précis, la force magnétique s'exerçant sur une particule chargée est proportionnelle à la charge et à la vitesse de la particule, et agit dans la direction perpendiculaire aux directions du champ et de la vitesse. L'action de cette force magnétique est illustrée dans la figure pour un cas simple où le champ magnétique serait statique, uniforme et perpendiculaire à l'écran. Le trait en tirets représente la trajectoire d'un électron en l'absence du champ. En présence du champ magnétique, la trajectoire de l'électron s'incurve pour suivre le cercle dessiné au trait plein. Le rayon du cercle dépend de la vitesse initiale de l'électron et de l'intensité du champ.   La courbe en pointillés représente la trajectoire d'un proton qui aurait la même vitesse initiale. Comme l'électron, le proton suit un cercle mais de rayon plus grand et de sens opposé. Ceci est dû : A la charge du proton, de signe opposé à celle de l'électron; A la masse du proton, 2000 fois plus grande que celle de l'électron. Cet effet du champ magnétique sur les particules chargées est notamment utilisé en laboratoire pour confiner des protons et des ions dans un cyclotron en vue de les accélérer. Quelques ordres de grandeur: La masse d'un proton est de 1,7 10-21 mg (c'est-à-dire zéro, virgule, 21 zéros, un et sept milligrammes!) Dans un cyclotron dont le rayon d'extraction serait d'un mètre et le champ magnétique dans l'entrefer de 1.5T, un proton peut être accéléré jusqu'à une énergie de 110MeV, ce qui correspond à une vitesse de 145000 km/s. Dans le champ magnétique ambiant à Bruxelles (valeur approximative : 48000nT), un proton se déplaçant à 100 km/s (c'est-à-dire d'une énergie de 52eV) a un rayon de giration de 22m. Dans un champ magnétique deux fois moins intense, tel qu'il existe à une altitude d'environ 800km, le même proton a un rayon de giration de 43m. Un électron de même vitesse aura une énergie de 0.03eV et un rayon de giration de 2.5 cm. A 800 km d'altitude, il existe des protons aussi énergétiques que ceux produits dans un cyclotron : un proton de 110 MeV y aura un rayon de giration de 60 km.

Les références  Up Page Réseau Pepe Cybersciences Grandes énigmes de l'astronomie Jean Charon Encyclopédie Planète Science & Technology of Canada Dégradation de l'énergie Bernard Brunhes   Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.   Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

Mais encore …  Up Page Règle des trois doigts Un fil rectiligne parcouru par un courant (continu ou alternatif) crée autour de lui des lignes de champ magnétique en forme de cercles concentriques autour du fil. La direction du champ magnétique est donnée par la règle de la main droite (règle des trois doigts): quand le pouce de la main droite se dirige dans la direction du courant conventionnel (du pôle positif vers le pôle négatif), les doigts se courbent dans la direction du champ magnétique.   Il est à rappeler que comme les électrons sont des particules de charges négatives, il va de soit que les électrons seront attiré par le pôle positif: ce qui signifie que les électrons vont dans le sens contraire du sens conventionnel du courant.   La raison vient du fait qu'au début de la connaissance des lois de l'électricité, les physiciens ne connaissaient pas le sens réel de l'électron. Ils ont donc dû choisir, arbitrairement un sens au courant.   Les champs magnétiques aplatissent l'espace Christos Tsagas émet l'hypothèse selon laquelle la masse des objets célestes courbe l'univers mais... leur champ magnétique contribuerait à l'aplatir. Véritables rouleaux compresseurs, les champs magnétiques auraient donc une action contraire à la masse qui elle, est censée courber l'espace. Selon la théorie de la relativité générale, en effet, la masse des objets "enfonce" les quatre dimensions de l'univers - les trois habituelles et le temps -, un peu comme le font des objets posés sur une couverture suspendue. Sans remettre en question cette hypothèse d'Albert Einstein, Christos Tsagas propose dans le dernier Physical Review Letters que l'univers serait quelque peu remis à plat par les champs magnétiques. Pour la plupart des chercheurs, cet effet est trop faible pour influencer véritablement la courbure de l'espace-temps. Mais en l'incluant dans l'équation de la relativité générale, Christos Tsagas a découvert que même un champ relativement faible peut avoir un effet important. L'hypothèse reste tout de même bien controversée et il est fort probable que de nombreux savants se pencheront sur elle avant qu'elle soit acceptée... ou rejetée.   Magnétosphère Le champ magnétique de la terre nous protège contre certains éléments provenant de l'espace. Par exemple, il nous protège des vents solaires qui bombardent la terre. C'est d'ailleurs grâce à cette protection que nous avons de superbes aurores polaires. Saviez-vous u que le champ magnétique fait partie de l'atmosphère terrestre, dont il est la couche extérieure, qu'on appelle "magnétosphère" ?.   Equipotentielles Les lignes de champ du champ magnétique créé par deux fils parallèles parcourus par un courant de même intensité et de même sens sont, dans chaque plan orthogonal aux fils les ovales de Cassini de foyers les points d'intersection avec les fils.     >     Mystérieux champ magnétique autour d'un neutron Le neutron, particule qui n'est pas électriquement chargée, a un petit champ magnétique associé à un mouvement de rotation sur lui-même. Si il est conformément établi que c'est la charge qui définit le champ magnétique, est-ce à dire que le magnétisme pourrait avoir une autre source que les particules électriques ?