Solénoïdes sont des sources de champ magnétique formées par des fils d'enroulement conducteurs, régulièrement espacés, concentriques et en forme de cylindre de rayon constant. Lorsqu'il est traversé par un courant électrique, ils commencent à travailler comme électro-aimants, produisant un domainemagnétiqueconstant à l'intérieur.
L'intensité du champ magnétique produit dans les solénoïdes est directement proportionnelle au courant électrique qui les traverse, ainsi qu'au nombre de spires qui les forment.
Voir aussi: Champ magnétique — propriétés, formules, exercices
Champ magnétique dans le solénoïde
lorsqu'un çactuelélectrique croise un conducteur, il y a l'émergence d'un champ magnétique. Dans les solénoïdes, par exemple, il est possible de produire un champ magnétique concentré à l'intérieur d'un enroulement de fils. Selon longueurdesolénoïde, le champ magnétique devient plus uniforme, alors le
lignes d'induction de ce terrain séjour parallèle et égalementespacées à l'intérieur. Aux bords du solénoïde, à son tour, le champ magnétique n'est pas uniforme, en raison de l'apparition de effets de bord, qui déforment la direction et la direction du champ magnétique.
La polarité du champ magnétique produit dans les solénoïdes peut être découverte en utilisant lerègle à vis. Pour l'utiliser, on ferme les doigts de la main droite dans le sens où le courant passe le long du solénoïde (dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre), de sorte que le pouce indique le sens de la Nordmagnétique. Regardez la figure ci-dessous, car elle permet de comprendre plus facilement le fonctionnement de la règle à vis.
Réparer le courant électrique circulant dans le plan de l'écran, dans le sens antihoraire. Dans ce cas, en fermant les doigts de la main droite dans cette direction, le pouce pointe « hors écran », c'est donc la direction du vecteur champ magnétique, qui pointe toujours vers le nord magnétique.
Formule du champ magnétique dans le solénoïde
La formule utilisée pour calculer l'intensité d'un champ magnétique B qui est généré par un Solénoïde N-turn, traversé par un courant électrique je, de longueur L, est comme suit:
μ – perméabilité magnétique du milieu (N/A²)
N – nombre d'enroulements (tours)
L – longueur du solénoïde (m)
i - courant électrique (A)
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Dans la formule ci-dessus, l'élément N/L représente le nombre de tours par unité de longueur du solénoïde. De plus, dans le vide, le module du perméabilitémagnétique égal à0 = 4π.10-7 À-2.
Voirégalement: Qu'est-ce que le magnétisme ?
Exercices résolus sur le champ magnétique du solénoïde
Question 1 — (Udesc) Considérons un solénoïde long idéal composé de 10 000 tours par mètre, porté par un courant continu de 0,2 A. Les lignes de module et de champ magnétique à l'intérieur du solénoïde idéal sont respectivement :
a) nul, inexistant.
b) 8π.10-4 T, cercles concentriques.
c) 4π.10-4 T, hélices cylindriques.
d) 8π.10-3 T, radiales provenant de l'axe du solénoïde.
e) 8π.10-4 T, droites parallèles à l'axe du solénoïde.
Résolution:
Pour calculer la force du champ magnétique produit par ce solénoïde, nous utiliserons la formule qui relie le nombre d'enroulements par mètre et la force du courant électrique.
Sur la base du calcul effectué ci-dessus, nous trouvons la force du champ magnétique produit à l'intérieur du solénoïde. Ainsi, la bonne alternative est la lettre D.
Question 2 — (Enem) Une grue de casse électromagnétique est capable de soulever des tonnes de ferraille, en fonction de la quantité d'induction dans son électro-aimant. L'électro-aimant est un appareil qui utilise un courant électrique pour générer un champ magnétique, généralement construit en enroulant un fil conducteur autour d'un noyau de matériau ferromagnétique (fer, acier, nickel, cobalt).
Pour augmenter la capacité de charge de la grue, quelle caractéristique de l'électro-aimant peut être réduite ?
a) Diamètre du fil conducteur
b) Distance entre les virages
c) Densité linéaire de virages
d) Courant circulant dans le fil
e) Perméabilité relative du noyau
Résolution:
Pour produire une force plus importante, le champ magnétique produit par le solénoïde doit être plus intense. Ainsi, parmi les variantes présentées, la seule façon de le faire est de réduire la distance entre les virages. La bonne alternative est la lettre B.
Par Rafael Hellerbrock
Professeur de physique
