Le champ magnétique – Exercices

Résumé et Points Clés

Titre : Champ magnétique – Loi de Laplace

Cette série d’exercices pour la 1ère année du baccalauréat international français couvre les concepts fondamentaux du champ magnétique et de la loi de Laplace. Les exercices visent à renforcer la compréhension et les compétences pratiques.

Concepts clés :

• Champ magnétique (𝐵⃗ ) : Grandeur vectorielle créée par un aimant ou un courant électrique. Ses caractéristiques (direction, sens, norme) sont déterminées expérimentalement avec une aiguille aimantée.
• Superposition des champs : Le champ magnétique résultant en un point est la somme vectorielle des champs produits par différentes sources (aimants, solénoïdes).
• Champ d’un solénoïde : À l’intérieur d’un solénoïde long, le champ est uniforme et son intensité est donnée par la formule 𝐵 = μ₀ . n . I, où n est le nombre de spires par mètre et I l’intensité du courant.
• Champ magnétique terrestre (𝐵ℎ) : Champ naturel dont la composante horizontale (≈ 2×10⁻⁵ T) intervient souvent comme référence ou perturbation dans les expériences.
• Loi de Laplace (évoquée) : Relation entre le courant électrique et le champ magnétique qu’il génère.

Types d’exercices et objectifs :

• Composition vectorielle : Déterminer graphiquement et par le calcul le champ résultant de plusieurs aimants (Ex. 1, 2, 3, 8).
• Calculs avec les solénoïdes : Appliquer la formule 𝐵 = μ₀ . n . I pour trouver B, I, n ou la longueur L (Ex. 4, 7, 9, 10, 12).
• Représentations graphiques : Tracer des vecteurs champs, des spectres magnétiques et des courbes B=f(I) (Ex. 2, 6, 10, 12).
• Interactions avec le champ terrestre : Calculer des courants ou des angles de déviation lorsqu’un champ créé compense ou s’ajoute au champ terrestre (Ex. 11, 13).
• Détermination expérimentale : Utiliser des données de mesure pour tracer une courbe, trouver un coefficient directeur et en déduire une grandeur comme μ₀ ou le nombre de spires (Ex. 6, 12).

Conseils pour l’examen :

• Maîtriser la représentation vectorielle du champ magnétique (tangent aux lignes de champ, du pôle Nord vers le pôle Sud pour un aimant).
• Savoir utiliser la relation du solénoïde sous toutes ses formes (𝐵 = μ₀ . (N/L) . I).
• Pour les exercices graphiques, faire attention à l’échelle et à la précision du tracé.
• Dans les problèmes avec le champ terrestre, bien identifier la direction de 𝐵ℎ et utiliser la trigonométrie (tan α = B_créé / B_terreste).
• Lire attentivement les énoncés pour distinguer les cas de figures (pôles de même nom ou de noms différents, champs qui s’ajoutent ou s’annulent).