Les sources de champ magnetique

Intégrer les Technologies de l’Information et de la Communication (TIC) dans la vie de la société est déjà une réalité indéniable. Non seulement, elles sont présentes dans divers domaines professionnels mais aussi dans presque tout ce qui est de notre simple vie courante. Conscients de leur énorme importance dans la société, les pédagogues ont eu recours à elles pour améliorer l’éducation. Ainsi, de grandes innovations dans les pratiques pédagogiques ont vu le jour avec leur développement et leurs impacts sur l’enseignement et l’apprentissage sont plutôt encourageants. Cette voie d’accès au savoir qui est l’utilisation des TIC est en train de réinventer l’éducation.

Les sources de champ magnétique

Les aimants et la Terre

Généralités

Historique:
Dès l’Antiquité, les Grecs (au VIème siècle avant J.C.) et les Chinois (au IIIème siècle avant J.C.) étaient déjà conscients de l’existence d’une certaine pierre qui a la propriété d’attirer des morceaux de fer. Cette pierre reçut le nom de «magnétite», les corps qui ont la même propriété physique sont regroupés sous le nom de «aimants » et les différentes propriétés d’un aimant sont connues sous le terme de « magnétisme ».

Bien que les propriétés attractives des aimants aient été connues depuis l’Antiquité, les boussoles n’arrivent en Europe que vers le XIIème siècle. En ces temps là, on imaginait encore que l’aiguille aimantée d’une boussole pointe vers l’étoile polaire puisqu’il existe une montagne de magnétite polaire qui attire toutes les aiguilles. L’existence d’une relation entre les aimants et le champ magnétique terrestre ne fut réellement connue que vers l’an 1600 par William Gilbert, un physicien anglais et médecin de la reine Elisabeth I. Il démontra comment une boussole placée à la surface d’une boule magnétisée indique toujours le même point, comme elle le fait sur la Terre. Cette propriété magnétique fut la première propriété attribuée à la Terre, 87 ans avant la gravitation de NEWTON.

Notion de pôles :
Quand deux aimants se rapprochent, on observe une attraction ou une répulsion selon les faces mises en regard . On en déduit qu’un aimant modifie les propriétés de l’espace qui l’entoure en créant un champ magnétique. Un autre aimant placé dans ce champ magnétique subit une force magnétique de nature attractive ou répulsive. Un aimant est à la fois une source de champ magnétique et un détecteur de champ magnétique.

Lorsqu’une aiguille aimantée est isolée de toute autre source de champ magnétique hormis celui de la Terre, elle s’oriente dans la direction nord-sud géographique . Par convention, l’extrémité dirigée vers le nord est appelée pôle nord (en rouge) de l’aimant et celle dirigée vers le sud est appelée pôle sud (en noir) de l’aimant. (DUMIELLE. J & LEGRAND.J & MERCIER. B, 1989) .

Si on tente de séparer un aimant par n’ importe quel moyen, on aura d’autres aimants et chaque aimant obtenu possède toujours deux pôles différents : un pôle nord et un pôle sud . Il est donc impossible d’isoler un pôle de l’aimant. (TIPLER, A.P., 1999) .

Matériaux magnétiques

Aimantation

Type de matériaux magnétiques

FARADAY a montré que toutes les substances peuvent s’aimanter en présence d’un champ magnétique, appelé champ d’excitation. Cette aimantation dépend de la nature du matériau.

On distingue trois types de matériaux selon leurs propriétés magnétiques :
●Les matériaux diamagnétiques: ils s’aimantent faiblement mais dans le sens opposé à celui du champ d’excitation et leur aimantation cesse dès que l’excitation est supprimée (argent, cuivre, or, zinc, etc.).
●Les matériaux paramagnétiques : ils s’aimantent faiblement dans le sens du champ d’excitation et leur aimantation cesse dès que l’excitation est supprimée (aluminium, platine, manganèse, etc.).
●Les matériaux ferromagnétiques : ils sont fortement magnétisés et leur aimantation persiste plus au moins même si le champ d’excitation est supprimé (cobalt, fer, nickel, etc.).

Matériaux ferromagnétiques

Intérêts et propriétés

Les machines de l’électrotechnique comme les transformateurs et les machines tournantes sont des machines électromagnétiques. Pour fonctionner, elles ont besoin d’un champ magnétique intense obtenu grâce à un circuit magnétique comprenant un matériau ferromagnétique. Dans le cas des machines de l’électrotechnique, ce matériau est soit de l’acier ou de la fonte (alliage de fer et de carbone). Sous l’effet du champ magnétique, une pièce ferromagnétique s’aimante: elle se comporte alors comme un aimant et induit un nouveau champ magnétique qui se rajoute au champ initial. Les matériaux ferromagnétiques ont pour effet d’augmenter la valeur du champ magnétique. Le champ magnétique est beaucoup plus fort dans le matériau que dans l’air : les lignes de champ passent préférentiellement dans le matériau . Les fuites magnétiques sont réduites.

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Table des matières

INTRODUCTION
PREMIERE PARTIE : repère théorique
I. LES SOURCES DE CHAMP MAGNETIQUE
I.1 Les aimants et la Terre
I.1.1. Généralités
I.1.2. Spectre magnétique des aimants
I.1.3. Spectre magnétique de la Terre
I.2. Circuit parcouru par un courant électrique
I.2.1. Fil rectiligne parcouru par un courant
I.2.2. Bobine parcourue par un courant
I.3. Matériaux magnétiques
I.3.1. Aimantation
I.3.2. Matériaux ferromagnétiques
II. Le moteur à courant continu
II.1. Action d’un champ magnétique
II.1.1. Force de Lorentz
II.1.2. Effet Hall
II.1.3. Expériences
II.1.4. Force de Laplace
II.2. Présentation du moteur à courant continu
II.2.1. Généralités
II.2.2. Constitution
II.2.3. Fonctionnement
DEUXIEME PARTIE : Modules d’apprentissage
I. Conception du didacticiel
I.1. Langages
I.1.1. HTML et CSS
I.1.2. PHP et SQL
I.2. Logiciels
I.2.1. Macromedia Dreamweaver8 Macromedia Flash 8
I.2.2. Blender 2.5
I.2.3. Vegas Pro 9.0 et Cool Edit Pro 2.0
I.3. Exigences techniques
I.3.1. Navigateur web
I.3.2. Programme « EASYPHP » ou « WAMP SERVER »
II. Organigramme des séquences d’enseignement et d’apprentissage
II.1. Préambule
II.2. Séquence de construction de savoir
III. Evolution de chaque activité
III.1. Déroulement des activités des deux premiers modules
III.2. Déroulement des activités du troisième module
III.3. Déroulement des activités du quatrième module
IV. Compétences à développer chez l’apprenant
V. Séquence d’apprentissage
V.1. Préambule
V.1.1. Page d’accueil
V.1.2. Espace « PROFESSEUR »
V.1.3. Espace « APPRENANT »
V.2. Modules d’apprentissage
V.2.1. Force de Laplace sur une tige conductrice
V.2.2. Loi de Laplace
V.2.3. Moteur à courant continu
V.2.4. Exercices
CONCLUSION
ANNEXE