LR n°315 : Le magnétisme
Le magnétisme.
Claude Reyraud
LR n°315, Décembre 1998, p.84-87.
MC: magnétisme, aimant, électricité, lumière, IRMN, pôles, champ magnétique, solénoïde
Notes: Le texte explique l'origine du magnétisme terrestre. Un des problèmes est de se représenter les expériences qui ne sont pas schématisées (voir le lien pour le schéma interractif du solénoïde).
Contenu: Le magnétisme est connu depuis 2500 ans. A cette époque on savait qu'il existait une pierre qui attirait le fer, la magnétite, qui est un oxyde de fe. C'est en chine, au 10ème siècle, qu'ont été utilisées les premières boussoles. Mais c'est seulement en 1600 que W.Gilbert découvre que les aimants s'attirent par leurs pôles opposés.
Au 18ème siècle on observe que la foudre peut aimanter une barre de fer, on soupçonne alors un lien entre l'électricité et le magnétisme. En 1820 on observe qu'une boussole s'affole quand elle est plaée près d'un fil conducteur où circule un courant. Il y a une activité magnétique. Ampère montre l'analogie entre l'électricité et le magnétisme par des expériences, notemment celle du solénoïde. Il a deux pôles qui repoussent ou attirent ceux d'un aiment permanant. Un courant peut donc générer un champ magnétique.
Dès 1845 on note qu'un aimant droit peut agir sur la lumière. Si on le place parallèlement à un rayon lumineux, il peut faire tourner le plan de polarisation du rayon. La lumière peut également disparaitre après sa réflexion sur un miroir.
Il existe plusieurs forces exercées par un champ magnétique. La force d'attraction entre les pôles opposés d'un aimant est, d'après Coulomb, "inversement proportionnelle au carré de la distance qui sépare les pôles des aimants et proportionnelle au produit de leurs masses magnétiques". Ensuite la force magnétique qui agit sur un courant, appelée force de Laplace, qui fait bouger u conducteur cylindrique mobile sur son circuit quand on approche un aimant. On trouve des applications à cette force, qui permettent par la suite la construction de detecteurs permettant d'observer les variations du champ magnétique de la Terre, mesurées en Tesla (T).
On peut faire un modèle du champ magnétique de notre planète. C'est un aimant quasi ponctuel dont le pôle sud est orienté approximativement vers le nord, et inversement.L'origine du champ terrestre semble être son noyau, composé en grande partie de fer. Le champ magnétique terrestre varie en fonction de la latitude. A une certaine distance de la Terre il crée un bouclier magnétique, la magnétosphère. Ce dernier devie les paricules chargées du vent solaire qui créent les aurores boréales en prenant la direction des pôles magnétiques. Les champs magnétiques les plus fréquents que nous utilisons sont les aimants classiques, ceux qu'on utilise dans les moteurs électriques, les hauts parleurs et les téléphones portables.
Les scienttifiques affirment qu'un champ de 8T est sans danger pour l'homme mais qu'une exposition supérieure serait dangeureuse. Il est tout de même possible de faire léviter quelques minutes un petit animal grace au diamagnétisme. Quand à l'usage des téléphones portables il est impossible de prévoir à long terme l'effet des ondes sur le corps humain. Mais si il y a des aspects négatifs, le magnétisme peut être très utile à l'homme. A partir de 1775, Messmer fait des essais de cure à base d'aimants qui connaissent un grand succès. Mais les docteurs attribuent les effet du "mesmérisme" à l'imagination des patients. Aujourd'hui, une des plus grandes applications du magnétisme est l'Imagerie par Résonnance Magnétique Nucléaire, qui permet de visualiser les tissus biologiques. Elle permet d'obtenir des images très précises et permet de nombreuses applications dans le secteur hospitalier.
Compléments: www.univ-lemans.fr/enseignements/physique/02/electri/solenoid.html.