Caractéristiques du champ magnétique terrestre

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Exercices
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Champs et forces 


Existence et direction du champ magnétique terrestre

Une aiguille aimantée, suspendue par son centre de gravité à un fil sans torsion et placée loin de tout autre aimant, de tout circuit parcouru par un courant et de toute masse importante de fer, s’oriente dans une direction qui n’est pas horizontale mais qui, dans l’hémisphère Nord, pointe vers la Terre. Cette action subie par une aiguille aimantée décèle donc l’existence d’un champ magnétique à la surface de la Terre.

Le champ magnétique terrestre d’un lieu est caractérisé par un vecteur champ magnétique ayant pour direction et sens ceux de l’axe SN de l’aiguille aimantée.

On appelle méridien magnétique d’un lieu le plan vertical contenant le vecteur champ magnétique terrestre en ce lieu. Il ne se confond généralement pas avec le méridien géographique du lieu, plan défini par la verticale du lieu et la ligne des pôles terrestres : cela revient à dire que l’horizontale GM du méridien magnétique n’a pas tout à fait la direction de l’horizontale GK qui indique le Nord géographique.

Déclinaison et inclinaison magnétique

L’angle D que fait le méridien magnétique avec le méridien géographique est appelé déclinaison magnétique du lieu considéré. La déclinaison est dite occidentale ou orientale suivant que le méridien magnétique est à l’ouest ou à l’est du méridien géographique.

L’inclinaison magnétique d’un lieu est l’angle I que fait le vecteur champ magnétique avec l’horizontale. Elle est positive quand le pôle nord de l’aiguille aimantée pointe vers le sol, c’est le cas dans l’hémisphère Nord, elle est négative dans le cas contraire.

Composante horizontale du champ magnétique terrestre

La composante horizontale du champ magnétique terrestre est la projection 0 du vecteur sur l’horizontale.

Elle est très importante en pratique car, dans la plupart des appareils comportant une aiguille aimantée, celle-ci est mobile autour d’un axe vertical et astreinte à rester horizontale. Sur une telle aiguille tout se passe comme si la composante horizontale 0 agissait seule : elle définit ce que l’on appelle souvent la direction du Nord magnétique.

En France, elle vaut environ : .

« Le champ magnétique terrestre », Observatoire de Lyon (FC), mars 2009.

Les relevés magnétiques du 1er janvier 2011 de la station de Chambon-La-Forêt, près d’Orléans, indiquent une inclinaison et une déclinaison ouest.

1. Déterminer la valeur de la norme du champ magnétique à Chambon-La-Forêt (on gardera quatre chiffres significatifs).

2. Déterminer la composante verticale0 du champ magnétique en ce lieu.

3. Un randonneur part de Chambon-La-Forêt (point A) pour se rendre en un point B situé à 10 km au nord de A. S’il suit sa boussole sans tenir compte de la déclinaison, il arrivera après 10 km de marche en un point C. Déterminer la distance BC.

On rappelle que dans un cercle de rayon r, la longueur l d’une corde sous-
tendue par un angle vaut .