Initiation au champ électromagnétique

Thèmes abordés

Champ électromagnétique, champ électrique, champ magnétique, rayon X, déplacement d’électrons, balance de Cotton, effet de Hall

Résumé du document

Posons-nous, avant toute chose, la question suivante : qu'est-ce qu'un champ ?
Pour répondre à cette question, utilisons une image simple : l'exemple d'un feu de camp.
À proximité du feu, chacun peut ressentir la chaleur dégagée, mais ne la voit pas. En s'éloignant progressivement du feu, on perçoit de moins en moins la chaleur. Il s'agit ici d'un champ thermique. C'est exactement la même chose pour les champs électriques et magnétiques : l'intensité du champ est grande à proximité de la source et diminue rapidement lorsqu'on s'en écarte.
En physique, le concept de champ est pratique pour modéliser les perturbations des propriétés d'un espace par une force. Ces champs existent sans support matériel, par contre ils nécessitent la présence de sources. Dans notre exemple, la force serait d'origine thermique et la source correspondrait au feu.

Extraits

[...] tableau des fréquences du spectre électromagnétique). B. Les champs électromagnétiques créés par l'activité humaine À côté des sources naturelles qui composent le spectre électromagnétique existent d'autres champs qui résultent de l'activité humaine : ces champs sont par exemple à l'origine des rayons X que l'on utilise notamment pour traverser la matière (scanners dans les aéroports, scanners médicaux Au niveau de toute prise de courant existe un champ électromagnétique de basse fréquence (50 Hz) engendré par le courant électrique débité et la tension disponible. [...]

[...] Champ électrique naturel : Il existe un champ électrique naturel à la surface de la Terre créé par la présence de charges électriques dans la haute atmosphère dû à la différence de potentiel entre l'atmosphère et le sol. Des charges électriques de la terre quittent en permanence le sol vers l'atmosphère. Cela crée donc un champ électrique continu de l'ordre de 100 à 150 V/m. Les orages assurent, via la foudre, le retour de ces charges vers le sol afin de maintenir un équilibre global. Pour information, sous un nuage d'orage, le champ électrique peut atteindre 10 kV/m. B. [...]

[...] Ce qu'il faut retenir : Le champ électromagnétique se divise en deux champs distincts • Le champ électrique qui dépendra de la tension (plus la tension sera importante, plus le champ électrique sera important). • Le champ magnétique qui dépendra du courant (plus la charge sera importante, plus le champ magnétique sera important). A. Les champs électromagnétiques d'origine naturelle Notre corps humain dégage un infime champ électromagnétique et il en est de même pour tous les êtres vivants. Le soleil est lui-même notre plus grande source d'électromagnétisme naturel, ce qui permet aux plantes d'effectuer leurs photosynthèses. [...]

[...] Les électrons sont déviés par le champ magnétique, créant une différence de potentiel appelée tension de Hall. Le champ magnétique déforme la trajectoire des électrons, car il engendre une force de LORENTZ Vh = Kh * B * Io avec Kh : constante de Hall, qui dépend du matériau utilisé. Il existe des composants électroniques qui permettent la mesure du CEM grâce à l'effet Hall : c'est le cas par exemple du UGN 3501 commercialisé par la société Aleggro dont voici la datasheet ci-dessous. [...]

[...] Maintenant avant d'aborder la notion de champ électromagnétique, il est important de connaître les deux champs qui le composent à savoir magnétique et électrique. I. Champ magnétique Le champ magnétique est un champ résiduel provenant du déplacement d'électrons. À l'instar de l'effet Joule, il est inévitable lorsqu'un courant circule dans de la matière. Étant directement lié au courant électrique, il acquiert une fréquence : celle du signal électrique. Notons également qu'il peut se présenter sous forme de champ magnétique statique dans le cas d'un aimant ou d'un flux constant d'électricité (courant continu). [...]