Le champ magnétique est le troisième champ vectoriel du programme

Exercice supplémentaire · niveau 2 · physique (première), chapitre 2 — Interactions fondamentales et notion de champ · Du champ au mouvement

Énoncé

Le champ magnétique $B$ est le troisième champ vectoriel du programme. Comme $E$ et $g$ , il se visualise par des lignes de champ, que révèle la limaille de fer.

Les lignes de champ magnétique d'un aimant droit sortent du pôle nord et entrent par le pôle sud. En quoi cette carte ressemble-t-elle à celle du dipôle électrostatique ? En quoi diffère-t-elle radicalement ?
Que se passe-t-il si l'on coupe un aimant en deux ?
Quelle conséquence en tirer sur l'existence de « charges magnétiques » ?

Corrigé

1. Ressemblance : l'allure des lignes à l'extérieur est presque identique à celle du dipôle $+ / -$ du cours — d'où le nom de « dipôle magnétique ». Différence radicale : les lignes du champ magnétique se referment sur elles-mêmes en traversant l'aimant du sud vers le nord. Elles n'ont ni début ni fin, alors que les lignes de $E$ naissent et meurent sur des charges.<br> 2. On obtient deux aimants complets, chacun avec son nord et son sud — jamais un pôle isolé.<br> 3. Il n'existe pas de « charge magnétique » (monopôle) qui serait à $B$ ce que la charge électrique est à $E$ . C'est une différence de nature entre les deux champs, inscrite dans les équations de Maxwell.

Contrôle : une carte de $B$ sans source visible (lignes fermées) contre une carte de $E$ où chaque ligne part d'un $+$ et arrive sur un $-$ : le test se fait à l'œil.

Piège : traiter le pôle nord d'un aimant comme une « charge positive ». L'analogie fonctionne pour la forme des lignes, jamais pour leur origine.

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