Champ magnétique dans un solénoïde

Rappels

Solénoïde infini

Dans un solénoïde infini, le champ magnétique est uniforme et vaut partout dans le solénoïde : avec spires par unité de longueur

u.s.i.

I en Ampère

On obtient : pour I = 1 ampère

0 mT

Incertitude 2% ( mT)

Solénoïde fini

Au centre :

Avec

On a un rayon de cm

Mode d'emploi du T.P.

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Calcul théorique

½ Nb spires ½ Longueur (cm) n = N/L I = 1 A et en mT I=1A et en mT
5 1,025 488 0,201 0,63 0,13
10 2,05 488 0379 0,63 0,24
20 4,15 482 0,639 0,63 0,40
30 6,225 482 0,78 0,63 0,49
50 10,375 482 0,901 0,63 0,568
70 14,55 481 0,946 0,63 0,596
100 20 500 0,97 0,63 0,61

Quelques précisions

Le champ dépend du nombre de spires n par unité de longueur (et non du nombre de spires N total sur une longueur L) qui est le même pour toutes les positions des fils (environs 500 spires par mètre : n = N/L)

Il y a 40 cm de bobine au maximun avec 200 spires soit 500 spires par unité de longueur. Pour les autres cas : n = 500 spires par unité de longueur

Pour une configuration donnée, le champ magnétique est proportionnel à l'intensité du courant (facile à vérifier normalement).

Au début du document, vous trouverez la valeur théorique du champ au milieu du solénoïde, avec la comparaison champ dans une bobine infiniment longue et une bobine finie : pour une bobine suffisamment longue, la correspondance est bonne.

 

T.P. rédigé par Michel Henry
Photos réalisées par Gaétan Bouchet

TP

En fonction de l’intensité I: Le champ magnétique est proportionnel à l’intensité I du courant (très bien vérifié).

Pour une configuration donnée (parmi les 7 possibilités), mesurer le champ magnétique au centre de la bobine en faisant varier l’intensité I.

Tracer B en fonction de I et vérifier la linéarité. Déterminer le coefficient directeur de la droite.

Répéter la même opération pour les autres configurations

Comparer le coefficient directeur obtenu à chaque fois avec la valeur théorique (voir tableau).

Conclure dans quel cas on peut considérer que le solénoïde se comporte comme une bobine infinie

2x5 = 10 spires I Coefficient directeur
B
2x10 = 20 spires I Coefficient directeur
B
2x20 = 40 spires I Coefficient directeur
B
2x30 = 60 spires I Coefficient directeur
B
2x50 = 100 spires I Coefficient directeur
B
2x70 = 140 spires I Coefficient directeur
B
2x100 = 200 spires I Coefficient directeur
B