Qu'est-ce qui produit la force d'un champ magnétique : différentes méthodes et faits

Dans cet article, nous allons discuter de ce qui produit la force d'un champ magnétique et des différents facteurs responsables de sa formation.

Ce qui produit la force du champ magnétique, c'est que le flux magnétique traverse une unité de longueur du conducteur et augmente à mesure que la densité de flux par unité de longueur augmente.

Champ magnétique et son intensité

Voyons maintenant différentes méthodes et quelques faits d'un champ magnétique.

Tout d'abord, savez-vous tous comment l'aimant a été découvert ?

Un berger appelé Magnas qui vivait en Grèce avait l'habitude de porter un bâton avec lui pour contrôler le troupeau de moutons et de chèvres qui avait un fer en dessous qui collait au rocher. La roche était un aimant naturel, riche en fer (teneur en Fe) appelé magnétite. D'où la découverte de l'aimant a eu lieu en Grèce et maintenant cet endroit s'appelle Magnesia, un nom basé sur la découverte de l'aimant.

L' champ magnétique de la Terre est le plus grand au pôle Nord et au pôle Sud, l'aimant est toujours aligné dans la direction Nord-Sud et est donc utilisé pour localiser la direction par les entreprises maritimes. En particulier, les clinomètres sont utilisés pour mesurer l'angle d'élévation des roches par la plupart des géologues.

Qu'est-ce qui produit la force d'un champ magnétique

L'intensité du champ magnétique est une force nécessaire pour générer une densité de flux dans un matériau par unité de longueur du matériau et représentée par :

H=(B/µ)-M

Où B est une densité de flux magnétique,
M est l'aimantation et
m est la perméabilité magnétique.

La force magnétique dépend des lignes de champ magnétique totales qui sont omniprésentes à travers la section transversale totale du matériau. Ces lignes de champ magnétique sont appelées flux magnétique, et la densité du flux magnétique est directement corrélée à la force du champ. La densité de flux magnétique dépend principalement du nombre de spins électroniques ou du moment dipolaire dans le matériau.

Dans un atome, les électrons se trouvent appariés avec des électrons de spin opposé et cela se trouve généralement dans le cas d'éléments de gaz rares qui ont une couche de valence complète et tous les électrons sont appariés les uns aux autres ; un exemple de tels éléments est l'hélium, le néon, l'argon, le krypton, le xénon, le radon.

Les atomes qui ont des électrons non appariés s'apparient avec des électrons de l'autre atome pour compléter leur enveloppe externe et devenir un élément stable. Ces atomes avec les électrons non appariés produisent un champ magnétique. L'électron non apparié tourne autour des noyaux de l'atome et le mouvement des électrons libres influence l'origine du champ magnétique. À mesure que le nombre d'électrons libres disponibles augmente, les effets magnétiques observés dans le matériau s'intensifieront également.

Lorsque le courant traverse un conducteur, le mouvement des électrons se produit, ce qui induit force électromagnétique. Supposons que vous preniez un courant porteur de fil et que vous placiez une aiguille magnétique à proximité, vous identifierez alors la déviation de l'aiguille magnétique. En effet, les électrons en mouvement dans le conducteur porteur de courant produisent un champ magnétique dans la direction qui s'oppose au mouvement des électrons.

Selon la règle du pouce droit, si le mouvement du courant va du sud au nord, le champ magnétique sera dans le sens des aiguilles d'une montre et la force magnétique sera ressentie dans la direction ouest. Si nous déplaçons le aiguille magnétique loin du fil conducteur de courant, le même effet diminuera à mesure que la distance entre le fil et l'aiguille magnétique augmentera. Dès lors, nous pouvons noter que le l'intensité du champ magnétique diminue avec la distance.

Intensité du champ magnétique dépend aussi du moment magnétique intrinsèque de la particule. Le moment magnétique est une grandeur qui détermine le couple subi par les dipôles en présence du champ magnétique extérieur.

En l'absence de champ magnétique, les moments magnétiques sont orientés aléatoirement et aucune magnétisation nette n'est produite ; lorsque le champ magnétique est appliqué, ces moments atomiques s'orientent dans la direction du champ appliqué, ce qui entraîne une magnétisation nette parallèle au champ appliqué. Par conséquent, l'aimantation dépend de la densité du moment magnétique dans le matériau, du mouvement des électrons dans les atomes et du spin de l'électron ou des noyaux et se définit comme un moment magnétique par unité de volume d'un solide.

La force du champ magnétique dépend également de le moment magnétique établi par unité de volume du matériau en présence d'un champ externe est appelé susceptibilité magnétique.

Sur la base de cette propriété, les matériaux sont classés en diamagnétiques, paramagnétiques ou ferromagnétiques. Il est connu que le matériau ferromagnétique a une susceptibilité magnétique élevée car il présente des propriétés magnétiques élevées et conserve ses propriétés magnétiques même en l'absence d'un champ magnétique externe. Le fer, le nickel, le cobalt font partie des matériaux ferromagnétiques.

Les électrons en mouvement dans le champ magnétique subissent la force qui est perpendiculaire à sa propre vitesse et la force magnétique B est représentée par :

F=qvB

Où q est une charge
v est la vitesse de la charge
B est un champ magnétique

La propriété du matériau de repousser le flux magnétique à travers lui est appelée perméabilité magnétique. Le matériau est dit avoir une perméabilité élevée si le flux magnétique maximum le traverse.

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Unité SI de l'intensité du champ magnétique

La densité de flux magnétique est mesurée comme un flux par unité de surface qui est Weber/m² qui est égal à un Tesla. Ou nous pouvons dire, il est mesuré en termes de force requise pour induire un flux magnétique dans une unité de longueur en mètre par unité d'ampère et donné en N/Am

L'unité SI de susceptibilité magnétique est donnée en Newton par ampère carré N/A² et celle de l'aimantation est représentée en Ampère par mètre A/m. En substituant cela dans l'équation (1), nous obtenons :

(N/Am)*(A²/N)=(A/M)

Sur cette base, nous obtenons l'unité SI de l'intensité du champ magnétique en ampères par mètre. Dans l'unité CGS, c'est Oersted, du nom du scientifique danois Hans Christian Oersted qui a le premier trouvé la relation entre l'électricité et le magnétisme.

L'intensité du champ magnétique est mesurée à l'aide d'un magnétomètre. Le magnétomètre à induction, le magnétomètre à bobine rotative, le magnétomètre à effet Hall, le magnétomètre RMN, le magnétomètre à fluxgate sont quelques exemples de magnétomètres.

L'effet Hall est une méthode utilisée pour déterminer la densité numérique du porteur et les types de porteur. Lorsque le champ magnétique est appliqué perpendiculairement au conducteur, une tension est établie dans le conducteur qui est perpendiculaire au champ magnétique ainsi que le courant.

Gouy Balance est une méthode traditionnelle utilisée pour connaître la susceptibilité magnétique du matériau basée sur l'idée de la gravité.

Questions fréquemment poséess

Comment calculer l'intensité du champ magnétique dans le solénoïde de 5 m de long et de 2000 boucles, transportant un courant de 2000A ?

Tout d'abord, découvrez le nombre de boucles par unité de longueur de fil

Nombre de boucles par unité de longueur

=Nombre de boucles/Longueur de fil

= 2000 / 500

= 4 cm^-1

L'intensité du champ magnétique dépend-elle de la taille du conducteur ?

Oui, selon la loi de Biot – Savart, le champ magnétique dépend de l'unité de longueur du conducteur. Plus la taille du conducteur est grande, plus la valeur intégrale de la longueur infinitésimale sera grande, et donc l'intensité du champ magnétique sera plus élevée.

Si le courant circulant dans deux circuits différents est de 1A et 12A, alors dans quel circuit la force magnétique sera plus élevée que l'autre ?

La force magnétique sera plus élevée pour un circuit transportant du courant 12A.

Qu'est-ce qu'un matériau magnétique supraconducteur ?

Un aimant supraconducteur est utilisé pour créer un champ magnétique intense.

Le matériau magnétique supraconducteur est un électro-aimant constitué d'une bobine d'un fil supraconducteur fabriqué à basse température. Dans son état supraconducteur, le fil n'a pas de résistance et conduit un courant électrique beaucoup plus élevé.

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