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Physique · Glossaire

Qu'est-ce que « Moment magnétique » ?

Définition 28.13 Physique universitaire — 1re année · Chapitre 28 — Magnétostatique : champ, forces et dipôles

Une spire plane d’aire SS parcourue par II, orientée par la règle de la main droite (la normale n→\vect n selon le pouce quand les doigts suivent II), a pour moment magnétique m→=IS n→\vect m = IS\,\vect n (A m2\mathrm{A}\,\mathrm{m}^{2}) ; pour NN spires, NIS n→NIS\,\vect n. Vue des distances r≫Sr \gg \sqrt S, la spire est un dipôle magnétique : son champ a exactement la forme de celui du dipôle électrique, avec p→/ε0→μ0m→\vect p/\varepsilon_0 \to \mu_0\vect m :

Br=μ04π 2mcos⁡θr3,Bθ=μ04π msin⁡θr3.B_r = \frac{\mu_0}{4\pi}\,\frac{2m\cos\theta}{r^3}, \qquad B_\theta = \frac{\mu_0}{4\pi}\,\frac{m\sin\theta}{r^3} .

Un aimant droit, un atome, la Terre sont des dipôles magnétiques : le moment de la Terre vaut 8×1022 A m28 \times 10^{22}\,\mathrm{A}\,\mathrm{m}^{2}, celui d’un électron 9.3×10−24 A m29.3 \times 10^{-24}\,\mathrm{A}\,\mathrm{m}^{2} (le magnéton de Bohr).

À gauche : une spire de courant dans un champ uniforme, vue selon son axe de rotation — les forces de Laplace sur les deux côtés forment un couple qui aligne le moment sur le champ. À droite : les lignes de champ d’un aimant droit sont celles d’un dipôle magnétique, de forme identique à celles du dipôle électrique, sortant par la face nord et revenant par la face sud.
À gauche : une spire de courant dans un champ uniforme, vue selon son axe de rotation — les forces de Laplace sur les deux côtés forment un couple qui aligne le moment sur le champ. À droite : les lignes de champ d’un aimant droit sont celles d’un dipôle magnétique, de forme identique à celles du dipôle électrique, sortant par la face nord et revenant par la face sud.

Exemples

Exemple 28.15 (La boussole et la Terre)

Une aiguille de boussole est un petit aimant, de moment m∼0.1 A m2m \sim 0.1\,\mathrm{A}\,\mathrm{m}^{2} ; dans la composante horizontale du champ terrestre, Bh≈2×10−5 TB_h \approx 2 \times 10^{-5}\,\mathrm{T}, le couple mBhsin⁡θmB_h\sin\theta la tourne vers le nord, et elle oscille autour du nord avec la période 2πJ/mBh∼1 s2\pi\sqrt{J/mB_h} \sim 1\,\mathrm{s} (Exercice 28.9). Le dipôle propre de la Terre, 8×1022 A m28 \times 10^{22}\,\mathrm{A}\,\mathrm{m}^{2}, équivaut à un courant de quelques milliards d’ampères circulant dans le noyau de fer liquide ; le champ qu’il produit à la surface est le plus faible du chapitre et le premier dont on se soit servi.

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