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3. Notions théoriques
L'agencement des bobines est le résultat
d'études réalisées par le physicien Hermann von
Helmholtz : deux bobines courtes de rayon R sont
placées parallèlement sur un même axe dans un
écart R. Le champ de chaque bobine est inhomo-
gène. Par la superposition des deux champs, on
obtient entre les deux bobines une zone présen-
tant un champ magnétique pratiquement homo-
gène.
L'équation suivante s'applique à la densité de flux
magnétique B dans le cas d'une géométrie
Helmholtz du champ magnétique de la paire de
bobines et d'un courant de bobines I:
n = nombre de spires d'une bobine, R = rayon de
bobine moyen et
= constante de champ ma-
0
gnétique.
Pour la paire de bobines Helmholtz, on obtient:
en teslas (I en A).
Bobines dans la géométrie Helmholtz
Fig. 1
4. Exemples d'expériences
Pour réaliser les expériences, vous nécessitez le
matériel supplémentaire suivant :
1 alimentation CA/CC 0–20 V, 5 A @230 V
ou
1 alimentation CA/CC 0–20 V, 5 A @115 V
2 multimètres Escola 100
1 cadre rotatif à bobine plate
1003562
1003561
1013527
1013131
2
4.1 Induction de tension dans le champ ma-
gnétique
Placez les bobines de Helmholtz sur la plaque
et montez-les en série avec l'alimentation en
tension continue en vous servant d'un ampè-
remètre.
Vissez le cadre rotatif avec la bobine plate et
ses supports aux fixations transversales des
bobines de Helmholtz, de manière à ce que la
bobine plate puisse être tournée au centre du
champ homogène des bobines Helmholtz.
Branchez le voltmètre à point zéro central di-
rectement à la bobine plate.
Réglez un courant d'alimentation d'environ
1,5 A pour les bobines.
Actionnez la manivelle et observez la dévia-
tion sur le voltmètre.
Modifiez la vitesse de rotation, jusqu'à ce que
vous obteniez une forte déviation. La vitesse
de rotation doit être faible.
Pour obtenir une vitesse de rotation constante, il
est recommandé d'entraîner le cadre tournant
avec un moteur lent (par ex. moteur à courant
continu 12 V, 1001041).
L'allure de la tension peut être observée et mesu-
rée avec précision à l'aide d'un oscilloscope.
4.2. Détermination du champ terrestre à partir
de la tension d'induction
Le même montage permet de mesurer le champ
magnétique terrestre.
Ajustez les bobines Helmholtz de manière à
ce que les champs magnétiques de la bobine
soient parallèles à la terre.
Tournez la bobine plate et observez la ten-
sion.
Augmentez le courant au niveau de la bobine
de Helmholtz, jusqu'à ce que les sorties de la
bobine plate soient exemptes de tension
d'induction (compensation du champ magné-
tique terrestre par le champ de la bobine de
Helmholtz).
Le calcul du champ magnétique dans les bo-
bines, lorsque le courant induit est nul, donne la
grandeur du champ magnétique terrestre.
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