Le champ magnétique
1) Mise en évidence du champ magnétique
On appelle champ une portion de l'espace dans laquelle s'exerce une action, une région dans laquelle une force est mesurable et dépendant de la position dans l'espace. A proximité d'un aimant, une aiguille aimantée subit une action due au champ magnétique engendré par l'aimant.
Expérience :
Comment « délimiter » un champ magnétique ? Expérience avec un aimant droit et une aiguille aimantée.
Lorsqu'on approche l'aimant de l'aiguille, celle-ci est déviée par l'action qu'exerce sur elle l'aimant. Si on déplace l'aiguille autour de l'aimant, elle sera déviée tant qu'elle n'est pas trop éloignée : elle est dans le champ magnétique généré par l'aimant.
On a vu ici un aimant, cependant il existe d'autres sources de champ magnétique : les courants, les électroaimants, la Terre.
A la surface de la Terre, on peut facilement constater que le champ magnétique terrestre est moins puissant que celui d'un aimant : lorsqu'on approche un aimant d'une aiguille aimantée (qui normalement conserve sa direction grâce au champ magnétique de la Terre) elle est déviée par le champ magnétique de l'aimant et lui seul : la force exercée par le champ magnétique de la Terre est négligeable. Cependant, le champ magnétique d'un aimant s'estompe rapidement alors que celui de la Terre perdure : si on éloigne suffisament l'aiguille de l'aimant, sa direction n'est plus influencée par celui-ci (l'aiguille est sortie du champ magnétique de l'aimant), mais il faudrait emporter l'aiguille très loin de la Terre pour que sa direction cesse d'être influencée par son champ magnétique.
2) Lignes de champ magnétique
Expérience :
Afin de pouvoir « observer » le champ magnétique, nous réalisons une expérience avec un aimant droit et de la limaille de fer.
Afin de ne pas avoir à décoller la limaille de fer de l'aimant à la fin de l'expérience, nous plaçons l'aimant sous une plaque de plexiglas, sur laquelle nous saupoudrons de la limaille. Nous tapotons ensuite le plexiglas afin que la limaille de fer se place en fonction du champ magnétique.
Chacun des grains de limaille peut être assimilé à une petite aiguille aimantée, qui s'oriente alors, et dont les pôles se rattachent aux pôles opposés des autres grains. Il se forme alors des lignes représentant le spectre magnétique de l'aimant. Ces lignes sont appelées lignes de champ magnétique.
Une aiguille aimantée placée sur une des lignes de champ d'un aimant prendrait pour direction la tangente à cette ligne, et pour sens le sens de la ligne de champ, qui est toujours, à l'extérieur de l'aimant, du pôle nord au pôle sud. Une ligne de champ se referme toujours sur elle-même.
