Champs magnétiques

 I-Définition

    Le champ magnétique ou densité de flux magnétique est une grandeur caractérisée par la donnée d'une intensité et d'une direction, définie en tout point de l'espace, et déterminée par la position et l'orientation d'aimants, d'électroaimants et le déplacement de charges électriques. La présence de ce champ se traduit par l'existence d'une force agissant sur les charges électriques en mouvement (dite force de Lorentz), et divers effets affectant certains matériaux (les ferromagnétiques par exemple). La grandeur qui détermine l'interaction entre un matériau et un champ magnétique est la susceptibilité magnétique.

 II- Notions associées

    Force de Lorentz : La force de Lorentz, ou force électromagnétique, est la force que va subir une particule chargée dans un champ électromagnétique.

Formule : F =qE + qv^B     

E = champ électrique (en V/m)  B = champ magnétique (en tesla*) v = vitesse de la particule dans un référentiel (en m/s)   q = la charge de particule, en coulomb (C)

*Le tesla (T), nommé en l'honneur du physicien serbe Nikola Tesla, est l'unité dérivée d'induction électromagnétique (appelée parfois densité de flux magnétique ou champ magnétique) du Système International (SI). T = (V . s) / m²

    Susceptibilité magnétique : La susceptibilité magnétique est la faculté d'un matériau à s'aimanter sous l'action d'une excitation magnétique. La réaction se traduit par l' aimantation du matériau s'accompagnant de l'apparition d'une force magnétique.

 III- Une présence permanente

    1.Magnétisme terrestre

    Protection de l'extérieur : La magnétosphère est la région entourant un objet céleste dans laquelle les phénomènes physiques sont dominés ou organisés par son champ magnétique. Le champ magnétique terrestre est engendré par les mouvements du noyau métallique liquide des couches profondes de la Terre. Selon les études de John Tarduno de l'Université de Rochester (États-Unis), la Terre possédait déjà un champ magnétique il y a 3,45 milliards d'années. Dans quelques milliards d'années, losque le noyau de la planète se sera solidifié, le champ magnétique aura disparu ne protègeant plus les espaces vivants des intempéries spatiales ( tels que les vents solaires ). Ces conditions sont déjà en place sur la Lune et sur Mars.

    2.Dans la vie courante

    Autour de nous, ce phénomène est constamment présent, comme dans :

¤ Les ventouses électromagnétiques des portes coupe feu.

¤ Les microphones (guitare, micro, amplificateur...).

¤ L' IRM et le scanner en médecine.

¤ Les alternateurs électriques.

¤ Les cartes microSD, dique dur...

 IV-De l'infime au colossal

    1.Réferentiel terrestre

   Sur Terre, le champ magnétique ambiant est de l'ordre de 58 µTesla à l'équateur et de 47 µTesla en France ( il devient de plus en plus faible près des pôles ). Ce champ protège la Terre des vents solaires et est encore présent dans la ionosphère soit à plus de 1000 km d'altitude. A titre de comparaison, un électroaimant à noyau de fer développe un champ de 1 à 2 Tesla ( au coeur ) et une bobine supraconductrice un champ d'environ 6 à 8 Tesla. Le plus puissant aimant artificiel créé par l'Homme a développé une puissance de 70 Tesla pendant une durée de 1ms.

    2.Magnétar

    Un magnétar est une étoile à neutron disposant d'un champ magnétique très puissant, qui émet des radiations électromagnétiques de haute énergie, comme les rayons X  et gamma. Lorsqu'une une étoile en fin de vie explose ( Supernova ), celle-ci laisse place à un pulsar ou à une étoile à neutrons dans 9 cas sur 10. Mais si sa rotation et son champ magnétique sont suffisants, il peut se créer une étoile appelée Magnétar qui développe un champ magnétique hyper-puissant : bien plus de 10 gigaTesla soit plus de 10 milliards de Tesla. Un tel champ pourrait démagnétiser une carte de crédit à une distance de 200 000 km et serait fatal pour toute forme de vie à une distance de 1000 km.

 V-Les dangers des champs magnétiques

    Les dangers que représente une exposition à un champ magnétique est une question qui fait encore polémique aujourd'hui. Une exposition trop longue à des champs électromagnétiques trop intenses pourrait entrainer des problèmes de santé graves et irréversibles : comme exemples, nous pouvons citer les téléphones portables ou bien les nombreux cas d'agriculteurs ayant eu des problèmes avec leurs plantations ou cheptels quand ceux-ci étaient situés à proximité de lignes à haute tension.

    Les lignes à haute tension développent un champ d'environ 50 µTesla au sol pour 63 000 à 400 000 volts de tension, et au bout de 50m, ce champ est réduit à 3-4 µTesla. La norme européenne du taux d'exposition possible aux ondes électromagnétiques définie en 1999 est de 100µTesla, ce seuil est atteint en dessous de certaines lignes à haute tension ( par l'addition du champ de la ligne et celui de la Terre ). Cela pourrait expliquer pourquoi le nombre de cancers et de leucémies est accru dans les zones d'habitation situées à proximité de ces lignes. Néanmoins, il n'existe pour l'instant aucune étude scientifique reconnue présentant de manière explicite les conséquences d'une exposition aux champs magnétiques.