CHAMP MAGNETIQUE

La première étude systématique du magnétisme, ses sources et ses effets est dû à l'anglais William Gilbert en 1600. Il compara la Terre à une grande pierre d'aimant sphérique, soutenant que l'aiguille d'une boussole est attirée par le pôle magnétique terrestre et non par un point du ciel, comme tout le monde le pensait à l'époque. C'était un simple question d'attraction d'un aimant par un autre.

Gilbert sonda la zone entourant un aimant avec une petite boussole pour tracer les première lignes de forces que nous appelons maintenant lignes de champ. Pour cela, il suffit de connecter les petites flèches des aiguilles pour avoir des arcs continus, et obtenir une sorte de "cartographie" de l'effet magnétique autour de l'aimant. Les lignes de champ sont orientées dans le même sens que la direction que pointe le pôle nord de l'aiguille aimantée.

Les lignes de champ entourant un aimant sont obtenues, en chaque point de la région entourant l'aimant, par la direction donnée par une aiguille aimantée placée en ce point et orientée vers le pôle nord de cette aiguille.
Ainsi les lignes de champs sont toujours issus du pôle nord de l'aimant et arrivent au pôle sud de celui-ci.

Descartes, un siècle après Gilbert, fit avancé la cartographie du champ magnétique en répandant de la limaille de fer autour de l'aimant ; la limaille s'aligne comme de petites aiguilles aimantées pour former des courbes presque continues, suggérant plus fortement la notion de ligne de champ magnétique.

Nous voici de nouveau confrontés au mystère de l'action à distance. Comme dans le cas du champ de pesanteur et du champ électrique, la difficulté consiste à s'affranchir du détecteur pour définir les propriétés de l'espace entourant la source. Dans le cas du champ de pesanteur, le détecteur est une masse sonde, dans la cas du champ électrique, les détecteur est une charge sonde, cependant l'action existe indépendamment de la présence de la sonde. La réponse consiste à supposé la présence d'un champ généré par la source dans tous l'espace qui l'entoure

Dans le cas du magnétisme, le détecteur est une aiguille aimantée, c'est à dire un dipôle magnétique sonde. Comme le magnétisme de l'aimant est indépendant de la présence de l'aiguille, on suppose que l'aimant génère un champ magnétique (B) dans l'espace qui l'entoure. Ce champ magnétique doit pouvoir rendre compte de la force qu'exerce l'aimant sur l'aiguille aimantée, il possède donc, une direction, un sens et un module. Il s'agit d'un vecteur.

Le vecteur champ magnétique est une grandeur physique qui représente les propriétés magnétiques en un point de l'espace entourant un aimant. Il pour direction, la direction que prendrait une aiguille aimantée placée en ce point, pour sens, l'axe sud-nord de l'aiguille, c'est à dire le même sens que la ligne de champ passant par ce point et un module proportionnel à la force magnétique que subit l'aiguille de la part de l'aimant en ce point. Le module s'exprime en Tesla (T). Le vecteur champ magnétique est en tous point tangent aux lignes de champ.

Par convention, le champ sort du pôle nord de l'aimant, décrit une ligne de champ et entre par le pôle sud.

En un point de l'espace, il ne peut y avoir qu'un champ magnétique, résultant de la somme vectorielle de tous les champs magnétiques générés par toutes les sources, par conséquent, les lignes de champs ne se coupent jamais.

Le champ magnétique crée à proximité d'un aimant en ferrite est de l'ordre de 0,2 T à 0,4 T, d'un aimant Alnico, 1,2 T, d'un aimant neodyme fer bore, 1,3 T.

Le module du champ magnétique se mesure avec un teslamètre.

Les chinois savaient déjà au XIème Siècle que l'aiguille aimantée d'une boussole ne montre partout exactement la direction nord-sud géographique. En effet l'axe de l'aimant terrestre est incliné de 11,5° par rapport à l'axe de rotation de la Terre ; le module du champ magnétique à la surface de la Terre est de l'ordre de 0,5.10-4 T. d'autre part, le champ magnétique terrestre varie dans le temps, à la fois en module et en direction. Nous avons même la preuve qu'il s'est inversé environ 300 fois aux cours des dernières 170 millions d'années, la dernière fois, il y a environ 30 000 ans.

De plus, il y a un piège linguistique dans l'intitulé du magnétisme terrestre, puisque le pôle nord de la Terre est en fait le pôle sud de l'aimant équivalent. C'est pour cela que l'extrémité de l'aiguille aimantée qui se dirige vers le pôle nord géographique est un pôle nord de l'aiguille aimantée.