• Définition :
  Un champ magnétique est un champ de forces (invisibles) qui s'applique sur les charges en mouvements (des courants électriques).


• Origines :
  Un champ magnétique est dû au déplacement des charges électriques. En résumé, un champ magnétique est un champ de forces (crée par des charges en mouvements) qui s'apllique sur les charges en mouvements.


• Exemples de champs magnétiques :
  
  Le champ magnétique terrestre :
  
  • Les aimants :
  
  • Les électro_aimants :
  Champ magnétique crée par un conducteur rectiligne :
  Tout courant électrique crée un champ magnétique, un simple conducteur traversé par courant génére un champ magnétique. Ce champ magnétique est fonction :
  - De l'intensité du courant (plus le courant est important plus le champ magnétique sera important).
  - Du milieu dans lequel on se situe, un même courant provoquera un champ magnétique plus important dans un fer doux que dans l'air.
  
  Champ magnétique crée par une bobine :
  Dans une bobine, chaque spire crée un champ magnétique qui s'ajoute à ceux crées par les autres spires. On obtient donc un champ magétique résultant plus important que si on avait un fil rectiligne.
  L'électro-aimant :
  Un électro-aimant est constitué d'un noyau de fer autour duquel est enroulée un bobine traversée par un courant. Le noyau de fer permet d'obtenir un champ magnétique plus important que si les spires de la bobine étaient dans l'air (à courant égale). Un électro aimant permet donc de créer un champ magnétique en utilisant le moins de courant possible.
  

Pierre Simon Laplace

Un conducteur traversé par un courant électrique et placé dans un champ magnétique est soumis à une force appelée force de Laplace
Cette force est :
- Perpendiculaire au plan formé par le champ magnétique et le conducteur.
- Proportionnelle à l'intensité du courant, à la force du champ magnétique et à la longueur du conducteur.

Expérience des rails de Laplace :

Lorsque l'on applique une tension aux bornes des rails, un courant circule dans les rails et le conducteur mobile. Comme ce dernier est placé dans un champ magnétique (dû à l'aimant en U) alors il est soumis à la force de Laplace qui provoque sa mise en mouvement.

Avant-propos :

Dans un moteur électrique :

• La partie fixe est appelée stator.
• La partie tournante est appelée rotor.
• La partie qui crée le champ magnétique est appelée inducteur (on dit aussi que l'inducteur crée une excitation).
• La partie fixe qui est soumise au champ magnétique (créée par l'inducteur) est appelé induit.

Principe de fonctionnement :

Sur l'image ci-contre, le conducteur (traversé par un courant i) est placé dans un champ magnétique (crée par les 2 aimants latéraux).
Ce conducteur est donc soumis à la force de Laplace. La partie gauche du conducteur est soumise à une force qui tend à le faire monter alors que la partie droite du conducteur est soumise à un force qui tend à le faire descendre => le conducteur tourne.

Lorsque le conducteur a tourné d'1/4 de tour, il est encore soumis à la force de Laplace, mais celle-ci, au lieu de le faire tourner , le bloque dans cette position. Pour que le conducteur continue de tourner, il faudrait inverser la force.

Ajout d'un système de balais-collecteurs :

Lorsque le conducteur, arrive dans la position où la force est bloquante, on inverse son sens grâce à un système de colecteurs et de balais (charbon) => le conducteur continue de tourner.

Animation du principe de fonctionnement :

Amélioration :

Afin d'obtenir une rotation régulière, on augmente le nombre de lames du collecteur et on enroule plusieurs conducteurs autour du rotor.

Le stator (l'inducteur) :

Il peut être constitué d'un aimant permanant ou d'un électro-aimant.
Remarque : Pas besoin d'alimenter le stator lorsque celui-ci est constitué d'un aimant permanant.

Le rotor (l'induit) :

Couplage des moteurs à courant continu :

Lorsque l'induction est réalisée par un électro-aimant, il y a plusieurs possibilités de câblage :

Le couplage série:

Dans le couplage série, induit et inducteur sont traversés par le même courant. Si on alimante un tel moteur par une tension alternative, alors lorsque le courant s'inversse dans l'induit, il s'inversse aussi dans l'inducteur. Le sens du courant dans les conducteurs du rotors s'inversant en même temps que le sens du champs magnétique du stators => la force de Laplace ne change pas de sens => le moteur continu à tourner dans le même sens. On retrouve très souvent le moteur universel dans les appareils électro-portatifs (perceuse, robots ménagers, aspirateurs...).

Remarque : Les courant de Foucault

Léon Foucault

Lorsqu'un matériuax conducteur est soumis à un champ magnétique variable, alors ils se crée à l'intérieur du matéraux des courants que l'on appelle courants de Foucault. Ces courants (comme tout courant) vont provoquer un echauffement du matériaux conducteur. La plupart du temps, cet échauffement n'est pas désiré (sauf dans le cas du chauffahe à induction). Afin de diminuer l'effet des courant de Foucault, on feuillette toutes les parties conductrices qui sont soumises à un champ magnétique variable. Le feuilletage consiste empiler des tôle séparées par un isolant (l'isolant empéchant la circulation du courant d'une tôle à l'autre).

Le moteur à courant continu est réversible, si on entraine le rotor alors il crée une tension à ses bornes. Lorsque l'on s'en sert pour produire de l'énergie on l'appelle alors génératrice ou dynamo.