Intensité magnétique – Comprendre sa définition, Calculs et points clés

L’ANT a récemment prolongé la date limite du JEE Main 2020 et cela ouvre la voie aux étudiants pour remplir le formulaire d’inscription, si ce n’est pas encore le cas. Aujourd’hui, nous couvrons un sujet important du syllabus de physique du JEE Main, c’est-à-dire l’intensité du champ magnétique.

Intensité du champ magnétique

L’intensité du champ magnétique (H) en tout point du champ magnétique est définie comme la force subie par le pôle nord unitaire en ce point. En termes simples, il s’agit d’une mesure de la force ou de la faiblesse d’un champ magnétique. L’unité SI de l’intensité du champ magnétique est l’ampère/mètre (A/m).

Selon David C Jiles, la définition de l’intensité du champ magnétique est la suivante :

« Une intensité ou une force de champ magnétique de 1 ampère par mètre est produite au centre d’une seule bobine circulaire de conducteur de 1 mètre de diamètre lorsqu’elle transporte un courant de 1 ampère. »

L’induction magnétique (B) est le moment magnétique développé par unité de volume d’un matériau lorsqu’il est placé dans un champ magnétisant. La relation entre l’induction magnétique et l’intensité du champ magnétique est donnée par :

B = μH

Parfois, la définition de l’intensité/densité du flux magnétique et de l’intensité du champ magnétique peut prêter à confusion. L’intensité du flux magnétique est la mesure du nombre de lignes de flux magnétique qui passent par un point sur une surface. Elle est mesurée en tesla et est une quantité vectorielle.

À part les unités, B et H sont les mêmes dans le vide. La différence entre les deux apparaît dans un matériau magnétisé. À l’intérieur d’un matériau magnétique, le champ magnétique total est la résultante de BO et BM produits en raison de l’aimantation.

B = BO + BM

= μH + μM

= μ(H+M)

La boucle d’hystérésis

Lorsqu’un échantillon ferromagnétique est placé dans un champ magnétisant, il se magnétise par induction magnétique. Lorsque l’intensité du champ magnétique H varie, l’induction magnétique B ne varie pas linéairement. La perméabilité μ n’est pas constante et varie avec H. Elle dépend également du passé de l’échantillon.

Si l’intensité du champ magnétisant H est progressivement diminuée jusqu’à zéro, B diminue mais selon une nouvelle trajectoire ‘ab’. On constate que l’induction magnétique B n’est pas nulle même après que H soit devenu nul. Cela signifie que l’aimant n’est pas démagnétisé même lorsque le champ magnétisant a été supprimé. L’induction magnétique laissée dans l’échantillon est appelée magnétisme résiduel ou rémanence.

La valeur de l’intensité du champ magnétisant inverse H nécessaire pour que le magnétisme résiduel d’un échantillon devienne nul est appelée la coercivité de l’échantillon.

Ce graphique tracé pour représenter la relation entre l’intensité du champ magnétique H et la densité de flux magnétique B pour un matériau placé dans le champ magnétisant est connu sous le nom de courbe d’hystérésis. Et la zone fermée ‘abcdef’ qui représente le cycle de magnétisation d’un échantillon ferromagnétique est appelée sa boucle d’hystérésis.

Calcul de l’intensité du champ magnétique en différents points

1. Point axial

La force exercée par le pôle nord de l’aimant au point P est :

De même, la force exercée par un pôle sud au point P est :

L’intensité du champ magnétique au point P est :

Baxial = F – F1

( 2l = m, moment dipolaire magnétique)

1. Point équatorial

.

A mesure que les magnitudes des composantes verticales de F et F1 s’annulent, leurs composantes horizontales s’additionnent.

So

Bequa = Fcosθ + F1cosθ

= 2Fcosθ

=

Si l’aimant est très court,

Points clés de l’intensité magnétique

1. Une intensité ou une force de champ magnétique de 1 ampère par mètre est produite au centre d’une seule bobine circulaire de conducteur de 1 mètre de diamètre lorsqu’elle transporte un courant de 1 ampère.
2. L’induction magnétique (B) est le moment magnétique développé par unité de volume d’un matériau lorsqu’il est placé dans un champ magnétisant.
3. Dans le vide, la relation entre H et B est donnée par B = μH. Où μ est la constante de perméabilité.
4. Pour un matériau magnétique placé à l’intérieur d’un champ magnétique, la relation devient μ(H+M). Où M est le moment magnétique par unité de volume.
5. La relation tracée entre B et H est connue sous le nom de courbe d’hystérésis.
6. L’aire à l’intérieur de la courbe B-H représente l’énergie dissipée par unité de volume dans le matériau lorsqu’il est porté par un cycle de magnétisation.
7. La formule de l’intensité du champ magnétique en un point axial est
8. La formule de l’intensité du flux magnétique en un point équatorial est

C’était tout sur le concept d’intensité magnétique. N’oubliez pas que c’est un sujet très important compte tenu de l’examen JEE Main.

.

.