Série Interaction Magnétique

Physique : Interaction magnétique
Rappel de cours :
Champ magnétique crée par un aimant :
Aimant droit : Aimant en U :
Champ magnétique crée par un courant :

Fil conducteur : Solénoïde :
𝑵
|| ⃗𝑩
⃗ || = 𝝁𝟎 I
𝑳
Champ magnétique terrestre :
Remarque :
Vecteur entrant vecteur entrant

Exercice n°1 :
En un point M de l'espace, se superposent deux champs magnétiques ⃗⃗⃗⃗ B1 et ⃗⃗⃗⃗
B2 créés par deux aimants
dont les directions sont orthogonales. Leurs intensités sont respectivement B 1 = 3×10–3 T
et B2 = 4×10–3 T.
1- Déterminer le pôle Nord de chaque aimant.
2- Représenter graphiquement le champ résultant B ⃗ .
⃗ et α = (B
3- Calculer l’intensité de B ⃗⃗⃗⃗1 , B
⃗ ).
Exercice n°2 :
1) Tracer le spectre de l’aimant en U entre les deux pôles.
2) Orienter les lignes de champ.
3) Identifier les pôles de cet aimant.
4) Citer les propriétés que possède le vecteur ⃗⃗𝐁 dans cette région de
l’espace. Nommer ce champ.
Exercice n°3 :
Une bobine parcourue par un courant d’intensité I, crée en Mun champ
magnétique de norme ‖B⃗⃗⃗⃗1 ‖= 2 mT.
Un aimant A créé en M un champ magnétique de norme ‖B ⃗⃗⃗⃗2 ‖= 4 mT.
1) Représenter les vecteurs champs magnétiques créés en M par M
chacune de deux sources. 60°
2) Représenter le vecteur champ magnétique résultant. I N
Déterminer sa norme.
Exercice n°4 :
Deux aimants droits A1 et A2 sont placées sur l’axe x’x.
Chacun d’eux crée au point M situé à égale distance de deux
distance de deux sources, un champ magnétique de 20 mT.
1) Représenter le vecteur champ magnétique en M,
lorsque les deux pôles (Nord-Nord ) sont en regard.
2) On remplace l’aimant A2 par une bobine B2.
On désire qu’au point M le champ résultant ait une
norme égale à 60 mT.
Déterminer la norme du champ magnétique créé par
la bobine (deux cas sont envisageables), pour chaque cas, préciser le sens du courant dans la
bobine.
Exercice n°5 :
A l’intérieur d’un solénoïde S1 comportant n1 spires par mètre, parcouru par un courant d’intensité I1
on place un solénoïde S2 dont l’axe est orthogonal à celui de S1, comportant n2 spires par mètre et
parcouru par un courant d’intensité I2.
1) I2= 0 ; représenter le vecteur du champ magnétique

⃗⃗⃗⃗
B1 au centre de S1 et exprimer son intensité en
fonction de n1 et I1.
2) I2≠ 0 ; indiquer en le justifiant, le sens de I2 pour que
Le vecteur champ magnétique ⃗⃗⃗⃗B2 créé au centre de S2
ait le même sens que l’axe (y’y).
3) Une petite aiguille aimantée, placée au centre O des deux solénoïdes prend une direction 𝛼
avec l’axe (x’x).
a) Représenter les vecteurs ⃗⃗⃗⃗
B1 et ⃗⃗⃗⃗
B2 et l’aiguille.
𝑛2
b) Exprimer le rapport en fonction de 𝛼, I1 et I2.
𝑛1
c) Calculer n1 et n2 sachant que : n1 + n2 = 500 spires.m-1.
On donne : 𝛼 = 63,2° ; I1= 2A et I2= 1A.
d) En déduire la valeur du champ résultant en O.
Exercice n°6 :
⃗⃗⃗⃗⃗𝐇|| = 2.10-5T et μ0= 4𝛑10-7 SI.
On donne : composante horizontale du champ magnétique terrestre ||𝐁
Une petite aiguille aimantée tournant librement
autour d’un axe vertical est placée au centre O d’un
long solénoïde (S) comportant n= 100 spires.m -1.
L’axe xx’ du solénoïde est initialement perpendiculaire
au méridien magnétique. On fait passer un courant d’intensité I= 0.25A dans le
solénoïde.
1) a) Calculer la valeur du vecteur champ magnétique B ⃗⃗⃗⃗0 crée par le courant au centre du solénoïde.
b) Représenter au point O, les vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗
BH et ⃗⃗⃗⃗
B0 et l’aiguille aimantée.
c) Déterminer l’angle α de déviation de l’aiguille aimantée par rapport au méridien magnétique.
2) le solénoïde (S) est également mobile autour d’un axe ∆ vertical passant par O.
On le fait tourner d’un angle β par rapport à xx’ (fig.2).
On constate que l’axe de l’aiguille aimantée fait un
angle 90° avec le plan méridien magnétique.
a) Représenter les vecteurs champs magnétiques au point O
et l’aiguille aimantée.
b) Calculer l’angle β.
3) Un solénoïde (S’) contenant n’= 40 spires.m-1 est placée à
l’intérieur de (S) de façon que leurs axes soient confondus et perpendiculaires au plan
méridien magnétique (fig3). On place une aiguille aimantée au centre O et on fait passer dans
les deux solénoïdes un courant de même sens et de même intensité I’. L’aiguille aimanté dévie
alors d’un angle θ =60°par rapport au méridien magnétique.
a) Représenter les vecteurs champs magnétiques au point O.
b) déterminer l’intensité du courant I’.
Figure3
Exercice n°7 : On donne ||𝑩⃗⃗⃗⃗⃗𝑯 ||= 2.10-5T ; µ0= 4π .10-7 SI.Un solénoïde (S) de longueur L= 40cm
et comportant N=80 spires est parcouru par un courant d’intensité I=0.25 A. L’axe de solénoïde xx’
est horizontal perpendiculaire au plan méridien magnétique.
On réalise trois expériences avec ce solénoïde.
Expérience 1 :
Une petite aiguille aimantée tournant librement autour d’un axe vertical est placée au centre O de
solénoïde.
1) Calculer la valeur du vecteur champ magnétique ⃗⃗⃗⃗ B0 crée par le courant au centre du
solénoïde.
2) Représenter sur la figure 3 et au point O, les vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗
BH et ⃗⃗⃗⃗
B0 et l’aiguille aimantée.
3) Déterminer l’angle α de déviation de l’aiguille
aimantée par rapport au méridien magnétique.
Expérience 2 :
On place un fil conducteur (f) vertical au voisinage du solénoïde (figure 5).
Lorsqu’on fait passer dans le fil un courant d’intensité If,
une aiguille aimantée =30° placée au centre O du solénoïde
dévie d'un angle =30° par rapport à l'axe du solénoïde comme l'indique la figure 5.
1) Tracer sur la figure 4 quelques lignes du champ magnétique crée par le fil (f) parcouru par I f.
Figure5
2) Représenter sur la figure 5 et au point O, les vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐁𝐇 ; ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗𝐟 . (𝐁

𝐁𝟎 et𝐁 ⃗⃗⃗⃗𝐟 : champ magnétique
crée par le fil).
3) Calculer la valeur du vecteur champ magnétique 𝐁 ⃗⃗⃗⃗𝐟 .
Expérience 3 :
On remplace le fil (f) par un aimant droit, et on fait varier l’intensité et inverser le sens du courant dans
le solénoïde, pour une certaine valeur I1, on constate que l’aiguille s’oriente perpendiculairement à
l’axe de solénoïde (voir figure 6).
1) Représenter sur la figure 6 et au point O, les vecteurs𝐁 ⃗⃗⃗⃗⃗𝐇 ; ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
𝐁′𝟎 et 𝐁⃗⃗⃗⃗𝐚 (champ magnétique crée
par l’aimant).
⃗⃗⃗⃗⃗⃗𝟎 || et ||𝐁
2) Comparer ||𝐁′ ⃗⃗⃗⃗𝐚 ||. Justifier.
3) Calculer I1. On donne ||𝐁 ⃗⃗⃗⃗𝐚 ||= 10-4 T.
⃗⃗⃗⃗⃗𝑯 ||= 2.10-5T ; µ0= 4π .10-7 SI. Figure6

Exercice n°8 : On donne ||𝑩
1) Un solénoïde S, de centre O et de longueur L=62,5 cm, comportant N=100 spires, est
parcouru par un courant électrique d’intensité constante I=0,2 A.
a) Déterminer les caractéristiques du vecteur champ magnétique créé par le courant au point O
centre du solénoïde S.
b) Sur la figure 2, Représenter le spectre magnétique créé par le courant à l’intérieur du
solénoïde S et indiquer les faces de la bobine.
2) On place au point O une petite aiguille aimantée mobile autour d’un axe vertical. Le solénoïde
est placé de telle manière que son axe soit perpendiculaire au méridien magnétique.
a) Représenter sur la figure 3 , les vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗
𝐁𝐇 composante horizontale du vecteur champ
magnétique terrestre et ⃗⃗⃗⃗
𝐁𝐂 le vecteur champ magnétique créé par le courant I à l’intérieur
du solénoïde en utilisant l’échelle : 1 cm→ 10-5 T, ainsi que la nouvelle position de
l’aiguille aimantée.
b) Déterminer l’angle  que fait l’aiguille aimantée avec l’axe du solénoïde lorsque celle-ci
prend une position d’équilibre stable.
3) On superpose avec les champs B ⃗ c et ⃗⃗⃗⃗⃗
BH un champ magnétique ⃗⃗⃗⃗
Ba créé par un aimant droit
dont l’axe passe par O et fait un angle 𝛉=60° avec l’axe du solénoïde. . Le pôle nord de
l’aimant se trouve à proximité du solénoïde ( figure 4). L’axe de l’aiguille aimantée s’oriente
alors suivant une direction faisant un angle β=45° avec ⃗⃗⃗⃗⃗
BH . Montrer que la valeur du champ
⃗⃗⃗⃗⃗𝑪 ||−||𝑩
||𝑩 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗𝑯 ||
⃗⃗⃗⃗⃗𝒂 ||=
magnétique créé par l’aimant s’écrit sous la forme : ||𝑩
𝒔𝒊𝒏𝜽−𝒄𝒐𝒔𝜽
Calculer sa valeur.
Figure 4

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Champ magnétique crée par un courant :

Champ magnétique terrestre :

Vecteur entrant vecteur entrant

1) I2= 0 ; représenter le vecteur du champ magnétique

2) Représenter sur la figure 5 et au point O, les vecteurs ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝐁𝐇 ; ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗𝐟 . (𝐁

⃗⃗⃗⃗⃗𝑯 ||= 2.10-5T ; µ0= 4π .10-7 SI. Figure6

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