Champ magnétique créé par un fil rectiligne

Quatre petites boussoles sont disposées autour d’un fil électrique. Elles indiquent toutes la direction du Nord, mais lorsqu’un courant électrique passe dans le fil leur position change et dessine le contour d’une ligne de champ magnétique créé par le fil.

Fiche d’accompagnement de l’expérience:
    

Matériel
  • une alimentation électrique ;

  • du fil de cuivre ;

  • un morceau de carton (environ 10 cm × 10 cm) ;

  • 4 petites boussoles ou de la limaille de fer.

Montage et réalisation

Poser un morceau de carton à cheval sur deux supports et le traverser en son milieu avec le fil de cuivre.
Appliquer une tension continue aux bornes du fil. On voit alors les boussoles s’orienter dans la direction du champ magnétique.
(ou si l’on utilise de la limaille de fer: lorsqu’on tapote le carton on voit la limaille de fer déposée sur le carton former des cercles concentriques autour du fil.)

Explications

Un conducteur parcouru par un courant crée un champ magnétique dans l’espace qui l’entoure. Les petites boussoles ou la limaille de fer s’oriente dans ce champ magnétique le long des lignes de champ car le fer est ferromagnétique.
La disposition concentrique des lignes de champ résulte de la géométrie du dispositif expérimental.
On tapote le carton simplement pour permettre aux petites boussoles ou aux grains de limaille de fer de se placer le long des lignes de champ malgré les frottements qui existent sur l’axe des petites boussoles ou entre les grains et le carton.

Remarques

Cette expérience est décrite dans certains livres avec une simple pile de lampe de poche comme alimentation : c’est parfaitement illusoire. Le champ magnétique créé par le courant de court-circuit d’une pile de 4,5 V est beaucoup trop faible pour permettre de réaliser son spectre dans ces conditions.
La première description de ce phénomène date de 1820 et elle est due au physicien danois Hans Christian Ørsted (1777-1851).

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