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Lignes de champ
En physique, les lignes magnétiques sont les lignes qui représentent graphiquement le cours d'un champ magnétique et donc la force et les propriétés d'un aimant. Ils rendent les lignes de champ magnétique respectives visibles pendant une charge de test et sont enregistrées schématiquement. Plus le champ magnétique respectif est fort, plus les lignes de champ seront proches. Cette force dans l'intensité du champ est appelée force H.
Lorsque Michael Faraday (1791-1867) a examiné l'effet de la force des aimants cylindriques, il a également introduit des lignes de champ avec le terme champ magnétique. Les images dites de ligne de champ sont des modèles purement illustratifs pour mieux décrire les propriétés des champs magnétiques de toutes sortes. Ils sont également pertinents lorsque l'on considère l'effet de la force de tout aimant.
Les différences entre les lignes de champ magnétique et électrique
En physique, une distinction est faite entre deux types de lignes de champ différents:- Lignes de champ électrique qui proviennent d'un point sur un corps chargé. Ceux-ci sont linéaires dans l'espace. Ils commencent par un corps chargé positivement et se terminent par un objet chargé négativement.
- Lignes de champ magnétique: ceux-ci prennent toujours un pôle nord magnétique. Ils sont autonomes, donc ils n'ont ni commencement ni fin.
Le modèle de ligne de champ électrique dessine ensuite des images de ligne, tandis que le modèle de ligne de champ magnétique décrit des cercles magnétiques.
Comment les lignes de champ s'écoulent devant un aimant?
Les lignes de champ magnétique sont généralement verticales et circulaires du pôle nord au sud d'un aimant. La direction respective, c'est-à-dire l'itinéraire, est donc clairement spécifiée. Si vous placez une aiguille de boussole dans le champ d'un aimant, elle pointera toujours vers le pôle Nord. De cette façon, les deux pôles d'un aimant peuvent également être déterminés rapidement.
Une autre particularité est que les lignes ne se terminent pas sur le pôle sud, mais traversent tout le corps jusqu'au pôle nord magnétique. En effet, il n'y a ni origine ni source pour ces forces magnétiques. Physiquement, cela signifie que les lignes de champ ne présentent aucune charge positive ou négative, comme pour les charges électriques. Dans le cas des lignes de champ d'un objet chargé électriquement, comme une bobine, les forces migrent d'une source dans une direction linéaire. La densité des lignes de champ magnétique représente la force de l'aimant.
Pourquoi les lignes de champ ne peuvent-elles pas se croiser?
Les lignes de champ sont toujours des lignes fermées sans fin ni début. En effet, le champ magnétique, qui est mathématiquement décrit par l'équation de Maxwell, est un soi-disant champ de vortex. Ils courent toujours côte à côte en parallèle. Ceci est clairement défini par la direction de la force vers un pôle nord magnétique.
Différents types d'aimants dessinent des images de différentes lignes de champ?
Le tracé des lignes de champ est indépendant des différents types d'aimants. Ils s'écoulent toujours en anneau du nord au pôle sud et à travers le matériau. La position des pôles est importante pour les différentes formes et les images respectives des lignes de champ. Les pôles de ces lignes de champ magnétique sont différents:
- Aimants annulaires
- Aimants cylindriques
- Aimants à disque
- Aimant en fer à cheval
La disposition des pôles modifie graphiquement les images de la ligne de champ. Cela signifie que la force de l'aimant peut également être utilisée différemment.