FSAC 1430 Physique T4 : électricité et magnétisme
Semaines 7 : Magnétostatique dans la matière
Guidance

Durant ce laboratoire, on mettra en oeuvre les formules de calcul du champ magnétique dans

• les dispositifs à forte symétrie (cfr cours de restructuration CM3 et guidance de la semaine 6)
• les dispositifs sans matériaux magnétiques (par Biot-Savart) (cfr cours de restructuration CM3 et guidance de la semaine 6)
• les dispositifs modélisables par un circuit magnétique (cfr cours de restructuration CM3 et guidance de la semaine 7)

Afin de gagner du temps lors de votre arrivée au laboratoire, vous pouvez rechercher le nom du local qui est attribué à votre groupe sur l'horaire des laboratoires.

Pour éviter de gaspiller le temps dont vous disposer pour effectuer les essais, il est indispensable d'avoir lu la notice distribuée cette semaine avant le laboratoire

Voici quelques idées supplémentaires pour mieux rentabiliser le temps dont vous qui vous est imparti

Le teslamètre utilisé mesure le champ uniquement dans la direction perpendiculaire à la cellule Hall : il faut donc choisir l'orientation de la sonde judicieusement en fonction de la composante du champ que l'on veut mesurer.
Ce teslamètre comporte une erreur de zéro. Après avoir laissé à l'appareil le temps de se stabiliser, prenez note de l'indication pour une position de la sonde et la position opposée. La moyenne des deux indications est l'erreur de zéro (qui vous pourrez soustraire de toutes les mesures faites par la suite). A votre avis, à quoi correspond la différence ?

Expérience 1

La bobine utilisée pour cet essai est une bobine rectangulaire d'environ 52 cm x 32 cm . Elle comporte un nombre de spire n = 30 .

Utilisez ces données pour précalculer le champ en différents points du plan de la bobine.

Expérience 2

Les câbles d'amenée du courant seront disposés de façon à gêner le moins possible le mouvement du conducteur mobile. Ces câbles ne sont pas isolés : il faut donc les disposer de telle sorte qu'ils ne puissent pas se toucher. On choisira pour cette partie du montage un ampèremètre avec un calibre égal ou supérieur à 8 A. On choisira une alimentation DC capable de débiter 8 A . Pour éviter un échauffement rapide de celle-ci (et le déclenchement de la protection thermique qui en résulterait, ainsi que la perte de temps qui vous subiriez pendant le refroidissement de l'alimentation), on disposera une résistance réglable (capable de supporter 8 A) en série dans le circuit. Cette résistance sera réglée à sa valeur maximale avant la mise sous tension du circuit. Si l'on ne peut atteindre le courant voulu en réglant la tension de l'alimentation DC, on laissera celle-ci à sa valeur maximale et on ajustera le courant en diminuant progressivement la valeur de la résistance réglable.

Le dispositif permettant d'obtenir le champ magnétique comporte un noyau magnétique et deux bobines de 500 spires. Ces bobines seront connectées en série de façon à être parcourues par le même courant. Il faut prendre soin de connecter ces bobines de telle sorte qu'elles "poussent" toutes deux le flux magnétique dans des sens qui se renforcent (le flux doit parcourir un circuit fermé délimité par le noyau magnétique et l'entrefer). Le courant sera contrôlé à l'aide d'un ampèremètre. Les pièces polaires seront placées non pas de façon à concentrer le flux magnétique dans une petite région de l'espace, mais de façon à obtenir un champ plus ou moins uniforme sur tout l'entrefer. Le conducteur dont on mesure la force doit se trouver entièrement dans cet entrefer.

Ce champ d'entrefer sera mesuré au teslamètre. Effectuer cette mesure avant celle de la force (si le champ est trop fort pour pouvoir être mesuré au teslamètre, réduisez le courant des bobines jusqu'à ce que le champ devienne mesurable). Vous pourrez vérifier l'ordre de grandeur du champ par calcul si vous avez pris soin de noter les dimensions de l'entrefer, le nombre de spires des bobines et la valeur du courant qui les parcourt.

Expérience 3

Réalisez des mesures pour plusieurs courants différents. Disposez les résultats sur un graphique de façon à obtenir une droite dont le coefficient angulaire contient l'information cherchée. Vous pourrez ainsi réduire l'influence des erreurs aléatoires et même, si vous avez choisi judicieusement les grandeurs à porter en graphique, éliminer l'influence du champ magnétique terrestre.

Dernière mise à jour le 19-10-2003