Champ magnétique

Réponses aux questions
vendredi 16 février 2007
par  M. FÉTRÉ
popularité : 42%

Vous avez eu de grosses difficultés à répondre aux questions de l’article sur la déviation du filet d’eau et le champ magnétique Ce travail n’était en effet pas facile, le temps a pu vous manquer et vos courriels ont été clairs : vous préférez avoir un prof devant vous (c’est rassurant ;-) ).
Ceci dit, vos difficultés démontrent un manque de savoir-faire dans le domaine de la recherche Internet.
En effet, malgré l’adresse d’un site où la réponse se trouvait, vous n’avez pas su trouver l’information : il fallait jeter un oeil rapide aux diverses pages du site.

Au sujet du champ magnétique terrestre, vous n’avez pas su remarquer « l’erreur »

Voici donc les réponses :


La déviation du filet d’eau.

Le ballon est chargé d’électricité statique par frottement. Nous ignorons si l’électricité portée par le ballon est positive ou négative (il existe des moyens de le savoir, mais nous n’en disposons pas au collège). Ceci ne changera rien au raisonnement. Admettons que le ballon est chargé d’électricité positive.

L’eau n’est pas chargée électriquement, elle ne devrait donc pas réagir. Cependant, si on examine la molécule d’eau de près, on constate qu’elle n’est pas parfaitement symétrique : il existe des parties un peu positives (les 2 atomes d’hydrogène) et une partie un peu négative (l’atome d’oxygène). Globalement, elle est bien non chargée (on dit électriquement neutre).

Dans un premier temps, le ballon va attirer la partie négative de la molécule d’eau et repousser la partie positive : la molécule tourne sur elle-même et s’aligne vers les charges positive du ballon.

La partie négative de la molécule est plus proche du ballon que la partie positive, et donc la force d’attraction créée par le ballon est plus forte que la force de répulsion : la molécule (et donc le filet d’eau) est attirée.


Le champ magnétique terrestre

- A quelle époque a-t-on découvert le champ magnétique terrestre ?
Le champ magnétique a été décrit en 1600 par un anglais : Sir William Gilbert. Il était le médecin de la reine Elisabeth 1re d’Angleterre. Par contre, les chinois inventèrent la boussole bien plus tôt, dans l’Antiquité. Les propriétés magnétiques des aimants étaient donc connues depuis très longtemps. (sans qu’on sache les expliquer)
- Sait-on expliquer l’origine de ce champ ?
On ne sait pas expliquer de façon parfaite l’origine de ce champ. On suppose qu’il est du à la rotation sur lui-même du noyau terrestre, composé de fer et de nickel liquides. Cela crée un courant électrique (c’est l’effet dynamo) et on a vu qu’un courant qui tourne crée un champ magnétique (comme dans une bobine).
- Si on considère que le champ est créé par une sorte d’aimant au centre de la Terre, où se situent les pôles de cet aimant.
D’un point de vue magnétique, la Terre se comporte comme un aimant droit. Le pôle Nord de cet aimant est à proximité du pole Sud de la Terre, le pôle Sud de cet aimant est à proximité du pôle Nord de la Terre. [*Les noms des pôles magnétiques sont donc inversés !*]
- Expliquer l’origine de cette « erreur ».
Historiquement, on a décidé d’appeler « pôle Nord d’un aimant » le pôle qui s’oriente vers le nord de la planète. Le pôle nord de la Terre ne peut donc être qu’un pôle Sud. Cette erreur n’a jamais été corrigée.
- Quel pôle d’une boussole indique le Nord de la planète ?
C’est le pôle Nord de la boussole qui indique le Nord de la planète. Cela signifie donc qu’au Nord de la planète, il y a un pôle Sud magnétique. (mais on appelle quand même ce pôle le Pôle Nord magnétique)
- Où se situe le pôle Nord sur la Terre ? Et le pôle Sud ?
Le pôle Nord magnétique (qui en fait est un pôle sud magnétique) est actuellement situé à 1000 km du pôle Nord géographique, vers le Canada. Le pôle Sud est au large de la Terre Adélie (partie française de l’Antarctique)
- Les pôles magnétiques et géographiques sont-ils aux mêmes endroits ?
Non, les pôles magnétiques ne sont pas figés. Actuellement, il y a quelques 1000 km entre les pôles géographiques et magnétiques et les pôles magnétiques se déplacent actuellement en se rapprochant des pôles magnétiques.
- Comment sait-on que les pôles magnétiques se sont inversés au cours du temps ?
Les roches volcaniques contiennent des cristaux magnétiques. Ces cristaux s’orientent dans le sens du champ magnétique, puis sont figés lorsque la roche volcanique refroidit. En observant ces roches, on constate que le champ magnétique s’est inversé plusieurs fois : les cristaux magnétiques ne sont pas tous orientés dans le même sens selon leur age.
- Comment explique-t-on ces inversions ? Aujourd’hui, personne n’a d’explications claires sur ce point. Certains scientifiques constatent que les inversions des pôles n’apparaissent pas complètement au hasard.



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