Comment les champs magnétiques sont créés

Publié le 18 janvier, 2024

La source des champs magnétiques


Un champ magnétique peut être créé en faisant passer de l’électricité dans un fil.
L'électricité crée un champ magnétique

Tous les champs magnétiques sont créés par le déplacement de particules chargées. Même l’aimant de votre réfrigérateur est magnétique car il contient des électrons qui se déplacent constamment à l’intérieur. La première indication selon laquelle des charges électriques en mouvement provoquent des champs magnétiques a été découverte au début du XIXe siècle. Au cours d’une expérience, il a été observé que lorsqu’un courant électrique circulait dans un fil, une boussole proche changeait de direction.

Lorsque le courant était coupé, la boussole revenait à son alignement nord/sud d’origine avec le champ magnétique terrestre. La conclusion de cette observation était que les électrons se déplaçant à travers le fil créaient un champ magnétique qui n’existait pas lorsque le courant était coupé. Il est important de noter que les particules chargées créent des champs magnétiques uniquement lorsqu’elles se déplacent. Cela signifie que nous disposons effectivement d’un aimant qui peut être allumé et éteint d’une simple pression sur un interrupteur. Cela a d’énormes implications en termes d’applications pratiques, comme nous le verrons plus tard.

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Conducteurs porteurs de courant

Une expérience du XIXe siècle a montré qu’un fil transportant un courant électrique est un aimant. Puisque les électrons se déplacent tous dans le fil dans une seule direction, il existe un champ magnétique bien défini entourant le fil. La force du champ magnétique est proportionnelle à la quantité de courant circulant dans le fil. En d’autres termes, augmenter le courant augmente la force du champ magnétique. Alors, si les fils sont si magnétiques, pourquoi ne voyons-nous pas des trombones et des fourchettes voler à travers la pièce et s’y coller? La raison en est que le champ magnétique n’est tout simplement pas très puissant aux niveaux normaux et quotidiens de courant électrique. Nous devrons faire un peu plus de travail pour transformer un fil en un aimant utile.



En plaçant des matériaux ferromagnétiques dans une bobine électrique, vous pouvez renforcer l’électro-aimant.
Matériau ferromagnétique en bobine

Un électro-aimant est un aimant qui utilise un courant électrique pour générer son champ magnétique. Cela diffère des aimants permanents, comme ceux de votre réfrigérateur, qui s’appuient sur les propriétés magnétiques des atomes du matériau pour créer un champ magnétique. À ce stade, notre électro-aimant n’est qu’un fil, mais le champ magnétique est trop faible pour faire quoi que ce soit de pratique. Cependant, si nous plions le fil encore et encore pour former une bobine, les champs magnétiques des boucles se concentreront au centre. Pour améliorer encore cet effet, nous pouvons enrouler plusieurs couches de fil les unes sur les autres. Utiliser plus de tours de fil augmente la force du champ magnétique. Il s’agit d’une nette amélioration par rapport à notre fil unique d’avant, mais il n’est toujours pas assez solide pour être vraiment pratique.

Nous pouvons rendre notre électro-aimant plusieurs milliers de fois plus puissant en plaçant un noyau de matériau ferromagnétique, tel que le fer, au centre de la bobine. Les matériaux ferromagnétiques contiennent ce qu’on appelle des domaines magnétiques, qui sont des zones du matériau qui agissent comme de minuscules aimants. Normalement, les domaines sont configurés de manière aléatoire et le matériau ne présente aucun magnétisme. Cependant, lorsqu’ils sont exposés à un champ magnétique, comme celui créé par notre bobine de fil, les domaines commencent à s’aligner et les champs magnétiques individuels s’unifient en un champ plus grand.

Le degré d’alignement des domaines dépend de la force du champ magnétique généré par la bobine, qui, comme nous l’avons appris précédemment, peut être contrôlée par la quantité de courant circulant dans le fil. Tout aussi important, lorsque le courant est coupé, les domaines magnétiques reprennent leur configuration aléatoire et l’électro-aimant perd la quasi-totalité de son magnétisme. La possibilité de contrôler un aimant très puissant avec un interrupteur présente de nombreuses applications pratiques.


Nous utilisons quotidiennement des électro-aimants sans même nous en rendre compte. On les trouve littéralement dans des milliers d’appareils différents parce qu’ils sont très utiles. Par exemple, ils peuvent être utilisés pour soulever de l’acier dans un parc à ferraille, pour sonner la cloche d’une école pendant la récréation et même pour faire léviter des trains à grande vitesse. Saviez-vous que les haut-parleurs utilisent des électro-aimants? Les haut-parleurs profitent du fait que la force d’un électro-aimant peut être contrôlée en ajustant le courant électrique.


La source audio envoie un courant à l’électro-aimant du haut-parleur qui contrôle le son que nous entendons.
Électro-aimant dans les haut-parleurs

Un haut-parleur possède un aimant permanent, monté sur le cadre, et un petit électro-aimant fixé au cône flexible. La source audio, telle qu’une radio, envoie un courant variable à l’électro-aimant, ce qui modifie la force avec laquelle l’électro-aimant réagit au champ magnétique de l’aimant permanent. Celui-ci contrôle le mouvement du cône, qui produit l’amplitude et la fréquence du son que nous entendons. Comme vous pouvez le constater, les électroaimants nous permettent de convertir le courant électrique en force mécanique utile pouvant être utilisée dans toutes sortes d’applications.


Tous les champs magnétiques sont créés par le déplacement de particules chargées. Les particules chargées stationnaires ne génèrent pas de champs magnétiques. Un électro-aimant est un aimant qui utilise un courant électrique pour produire un champ magnétique. L’électro-aimant le plus simple est simplement un fil parcouru par un courant qui génère un champ magnétique tout autour du fil. En enroulant le fil dans une bobine, le champ magnétique devient plus fort au centre de la bobine. L’ajout d’un noyau ferromagnétique au centre de la bobine augmente considérablement la force du champ magnétique.

Les matériaux ferromagnétiques contiennent des domaines magnétiques configurés de manière aléatoire, qui s’alignent sous l’influence d’un champ magnétique. L’alignement de ces domaines unifie leurs champs magnétiques individuels en un seul champ puissant. La variation du courant dans le fil entraîne différents degrés d’alignement et donc la force globale de l’électro-aimant. La capacité de contrôler électriquement le magnétisme d’un électro-aimant a conduit à de nombreuses applications pratiques.


Vous serez en mesure de faire ce qui suit après avoir regardé cette leçon :

  • Expliquer comment les champs magnétiques sont créés à l’aide de l’électricité
  • Définir l’électro-aimant
  • Décrire comment l’ajout d’un matériau ferromagnétique à un fil augmentera l’intensité du champ magnétique.
  • Donner des exemples d’applications quotidiennes des électro-aimants


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