Forces du champ magnétique

• Lignes de force du champ magnétique
• Pôles magnétiques

Comme nous l'avons vu précédemment, un champ magnétique correspond à une variation d'énergie au sein d'un volume d'espace. Le champ magnétique entourant un aimant en barre est visible sur le magnétographe ci-dessous. On peut réaliser un magnétographe en plaçant une feuille de papier sur un aimant et en saupoudrant celle-ci de limaille de fer. Les particules s'alignent alors sur les lignes de force magnétique produites par l'aimant. Les lignes de force magnétique indiquent où le champ magnétique sort du matériau à un pôle et y pénètre à nouveau à un autre pôle, le long de l'aimant. Il convient de noter que les lignes de force magnétique existent en trois dimensions, mais ne sont visibles qu'en deux dimensions sur l'image.

On constate sur le magnétographe que des pôles sont présents sur toute la longueur de l'aimant, mais qu'ils sont concentrés à ses extrémités. La zone où se concentrent les pôles de sortie est appelée pôle nord de l'aimant, tandis que celle où se concentrent les pôles d'entrée est appelée pôle sud de l'aimant.

Champs magnétiques à l'intérieur et autour des aimants en fer à cheval et des aimants annulaires.

Les aimants se présentent sous diverses formes, l'une des plus courantes étant l'aimant en fer à cheval (en U). L'aimant en fer à cheval possède des pôles nord et sud, tout comme un aimant en barre, mais il est courbé, de sorte que les pôles se trouvent dans le même plan. Les lignes de force magnétiques s'étendent d'un pôle à l'autre, tout comme dans l'aimant en barre. Cependant, comme les pôles sont plus proches l'un de l'autre et qu'il existe un chemin plus direct pour que les lignes de flux circulent entre eux, le champ magnétique est concentré entre les pôles.

Si l'on plaçait un aimant en barre en travers de l'extrémité d'un aimant en fer à cheval ou si l'on façonnait un aimant en forme d'anneau, les lignes de force magnétique n'auraient même pas besoin de pénétrer dans l'air. L'utilité d'un tel aimant, dont le champ magnétique est entièrement confiné à l'intérieur du matériau, est probablement limitée. Il est toutefois important de comprendre que le champ magnétique peut circuler en boucle à l'intérieur d'un matériau. (Voir la section sur le magnétisme circulaire pour plus d'informations).

Les lignes de force magnétiques présentent un certain nombre de propriétés importantes, parmi lesquelles :

Elles recherchent le chemin de moindre résistance entre les pôles magnétiques opposés. Dans un aimant en barre simple, comme illustré à droite, elles tentent de former des boucles fermées d'un pôle à l'autre.

Leur densité diminue (ils se dispersent) lorsqu'ils se déplacent d'une zone à haute perméabilité vers une zone à faible perméabilité.

Leur densité diminue à mesure que la distance par rapport aux pôles augmente.

On considère qu'elles ont une direction, comme si elles s'écoulaient, bien qu'il n'y ait en réalité aucun mouvement.

Elles circulent du pôle sud vers le pôle nord à l'intérieur d'un matériau et du pôle nord vers le pôle sud dans l'air.

• Chambre à champ magnétique 2D — 4611.10
• Aimant en forme de U (avec dispositif de retenue) — 4611.71