Electricité & magnétisme

 

Nous réalisons un circuit électrique en fixant les deux extrémités d'un fil aux deux pôles d'une pile 4,5 V. Lorsque nous approchons ce fil parcouru par le courant, l'aiguille de la boussole dévie: l'électricité a un effet magnétique. Pour mieux comprendre cet effet, nous réalisons l’expérience suivante.

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Suite du cours: Electro-aimant

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Expérience de Ørsted

Le passage d'un courant électrique dans un fil de cuivre crée autour de lui un champ magnétique. Notre expérience montre que le sens de déviation de la boussole dépend:

Nous réalisons un circuit électrique dont l’un des tronçons est dans l’axe nord-sud (N-S).


Une boussole posée sur le fil indique bien cette direction N-S.

Lorsque nous fermons le circuit au moyen d’un interrupteur, le courant passe et l’aiguille dévie vers l’est (E).

en inversant le sens du courant (inversion des pôles de la pile)


en mettant la boussole de l'autre côté du fil

On peut représenter le champ magnétique de cette façon:

du sens du courant électrique dans le fil


de la position de la boussole par rapport au fil





On peut inverser le sens de la déviation soit:

sens du courant

champ magnétique produit par le courant électrique.

Générateur

pile 4,5 V

Générateur

pile 4,5 V

Le solénoïde et l’électroaimant

Il est donc important de noter le sens du courant et de la polarité de la pile ( + / _ ) lorsqu’on réalise cette expérience.

Le moteur électrique

Le micro

Le mot “microphone” vient du grec micro (petit) et phone (voix). Le micro est un objet qui traduit les variations de pression au cours du temps en variations de courant électrique. C'est un transducteur. En physique, un transducteur est un dispositif qui convertit une grandeur physique en une autre. Il existe plusieurs types de micros. Le micro électro-dynamique est très courant.

La membrane du micro vibre sous l’effet des variations de pression. Cela produit des variations électriques dans le solénoïde (bobine) plus ou moins identiques aux vibrations acoustiques. Il traduit plus ou moins fidèlement le son.

Un haut-parleur est un transducteur électromécanique. Il traduit un signal électrique en vibrations sonores, c'est à dire qu'il fait exactement l'inverse du microphone.


Il existe de nombreux types de haut-parleurs:

Le haut-parleur

• électrodynamique

• électrostatique

• piézoélectrique

Le haut-parleur électrodynamique est le plus courant. Son fonctionnement, relativement simple, est le même que celui d’un micro électrodynamique.

La puissance est exprimée en Watt (W).


La bande passante est exprimée en Hertz (Hz). Elle correspond à la plage de fréquence que le haut-parleur peut restituer.


Le rendement est exprimé en dB. Il s'agit de la pression acoustique mesurée à un mètre du haut-parleur, lorsqu'on lui fournit une puissance d'un Watt.


L'impédance est exprimée en Ohm. C'est la «résistance» du haut-parleur au passage du courant alternatif .









Caractéristiques techniques d'un haut-parleur:

Sonnettes réalisées au collège de Béthusy à Lausanne par des élèves de 11 ans.

Fabrication d’une sonnette électrique

Expérience

La sonnette électrique

Le disque dur

Fabrication d’un micro électrodynamique

Expérience

L’enregistreur magnétique

Cassette video VHS

moteur électrique

alimentation électrique

tête d’enregistrement et  lecture

bande magnétique enroulée

bande magnétique

bande magnétique

L’ancêtre: une sonnette 4 V datant de 1890

Le schéma d’une sonnette électrique

IRM : imagerie par résonance magnétique

Un barreau de fer (1) est entouré d’un fil de cuivre (2). Lorsqu ‘un courant électrique passe dans le fil (3) il produit un champ magnétique. Ce champ est transmis au barreau de fer qui devient un aimant temporaire: un électroaimant. Si le barreau est tordu (4), les lignes de champ passent directement d’un pôle à l’autre: le champ magnétique n’est produit que dans une petite fenêtre (la tête d’enregistrement). Le défilement d’une bande souple contenant des petits grains magnétiques (5) permet de garder en mémoire le changement de sens du courant électrique. Un moteur électrique permet de faire défiler cette bande magnétique et de l’enrouler.

1

2

5

3

4

Le système fonctionne aussi à l’envers : la tête d’enregistrement devient une tête de lecture qui reproduit les variations du courant électrique du début.

Intérieur d’une disquette 3,5 pouces:

capacité d’environ 4 Mo

L'IRM utilise la technique de résonance magnétique nucléaire: un aimant très puissant et stable est dirigé vers le patient. Les noyaux des atomes qui constituent matière se comportent comme de petits aimants et réagissent en s’alignant sur le champ imposé. Les variations de ce champ induisent un rayonnement électromagnétique mesurable: on peut observer des tissus mous (cerveau, système nerveux, coeur, muscles) avec un très bon contraste. Cette technique permet de réaliser des images 2D et 3D.