Expérience préférée :
"Les Trombones Flottants"
Secteur : La magie du magnétisme
But : Expliquer pourquoi les trombones s’orientent tous dans une direction donnée lorsqu’ils sont sous l’influence d’une bobine de cuivre produisant un champ magnétique.
Matériel :
- une grande bobine de cuivre entourant l’intérieur d’une demi-sphère (bol) en plexiglas,
- des trombones en métal ferro-magnétique (acier),
- électricité régulée par un potentiomètre.
Observation : Les trombones s’orientent en fonction de la force du champ magnétique. Plus l’on augmente
la puissance du champ plus les trombones sont attirés. Si l’on augmente le champ magnétique d’un seul coup, les trombones
se trouveront (en majeure partie) vers le centre de la bobine. Sinon ils seront vers le bord de la bobine. Dans les deux cas les trombones
s’orientent verticalement.
Lorsque le potentiomètre est éteint, et que l’électricité ne passe plus, les trombones sont toujours aimantés de façon verticale pendant plus d’une minute au moins.
Explication : Lorsqu’on allume le potentiomètre l’électricité parcourt la bobine de cuivre.
Ce dernier étant un bon conducteur électrique, il produit un champ magnétique (expérience d’Ørsted – 1820).
Progressivement lorsque l’on augmente le courant électrique dans la bobine avec le potentiomètre, les trombones suivent l’électricité
venant du bas du bol jusqu’en haut et se placent selon les lignes de champs magnétiques généré par le courant
de la bobine de cuivre, c’est pour cela que les trombones s’orientent vers les bords de la demi-sphère. Une bobine n’est rien d’autre
qu’un long fil enroulé avec l’avantage d’un champ magnétique beaucoup plus important. Le champ magnétique d’une bobine
est plus fort aux bords de la bobine. Si on allume le potentiomètre d’un coup sec l’électricité circule dans toute la bobine
très rapidement, les trombones sont alors aimantés de tous côtés de manière égale ils se placent donc
perpendiculairement à la bobine de bas en haut depuis leur place d’origine, soit le centre de la sphère.
Lorsque le potentiomètre est éteint les trombones sont toujours aimantés un moment car le cuivre est un bon conducteur
et les trombones, qui sont métalliques, gardent une certaine intensité du champ magnétique.
Ci-dessus: petit montage réalisé avec du fil de cuivre constituant une bobine. Il suffit d’enrouler pour cela du fil de cuivre recouvert de sa gaine protectrice autour d'un bâton de colle par exemple. Autour de chaque portion de spire de la bobine le champ magnétique est déterminé par la règle ci-dessous.
Lignes de force d’un champ magnétique à travers une bobine
Courant électrique, d'intensité I (I>0), qui parcourt un fil électrique et crée un champ magnétique B autour de celui-ci
