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Le champ magnétique et la magnétométrie

Le champ magnétique

Le champ magnétique est un champ invisible qui permet de décrire l’action d’un élément magnétique sur son environnement. Il y a plusieurs façons de le définir, et c’est celle-ci que nous avons choisi d’expliquer selon le contexte dans lequel nous l’utilisons.

Observés depuis l’antiquité, les phénomènes physiques mis en jeu dans le magnétisme n’ont été compris qu’au cours des XIX et XXème siècles.
De nombreux atomes possèdent un faible moment magnétique (propriété intrinsèque de la matière), qui est à l’origine d’un champ magnétique à proximité.

Dans la matière condensée (état solide), c’est l’accumulation de ces atomes (i.e. de leurs moments magnétiques) qui est à l’origine d’un champ magnétique intense autour du matériau : un aimant.

En parallèle de ce phénomène, une charge électrique ou une particule chargée en mouvement (un courant électrique par exemple), est également à l’origine d’un champ magnétique dans son environnement proche.

Ainsi, tout courant électrique traversant un matériau conducteur est à l’origine d’un champ magnétique autour de ce matériau.
Ce phénomène est en outre totalement réversible, et l’application d’un champ magnétique variable sur un matériau conducteur génère un courant électrique au sein de ce matériau.

Le champ magnétique est généralement représenté par des lignes de champ, qui vont du pôle magnétique nord, vers le pôle magnétique sud.
C’est ainsi que le noyau terrestre, composé à 90% de fer liquide, génère un champ magnétique qui englobe notre planète par effet dynamo. C’est son pôle nord magnétique que nous indique l’aiguille rouge d’une boussole (qui elle-même n’est qu’un simple aimant).

La magnétométrie

La magnétométrie désigne le principe général de mesure d’un champ magnétique d’un système quelconque, dans le but d’étudier ou de caractériser certaines propriétés de ce système. Entre autres, il peut s’agir de chercher à connaître avec une grande précision le champ magnétique lui-même, mais également de nombreuses autres caractéristiques de ce système.
Quelques exemples :

  • La mesure du champ magnétique terrestre, de façon extrêmement précise pour plusieurs raisons : créer une carte du champ magnétique utilisable en navigation comme référence, ou bien chercher à comprendre le mouvement exact du noyau terrestre.
  • La mesure du champ magnétique émis par les zones actives du cerveau dans le but de localiser ces zones, et ainsi mieux comprendre le fonctionnement de notre cerveau ; c’est la magnétoencéphalographie.
  • La mesure du champ magnétique sur des circuits électroniques afin de vérifier que le courant électrique circule bien de la façon attendue, et donc détecter de potentiels défauts

Il existe, selon les applications visées, de nombreux types de capteurs de champ magnétique (magnétomètres), répondant chacun à différents critères.
Les deux plus importants sont généralement la sensibilité du capteur (sa capacité à mesurer de très faibles variations de champs magnétiques) et sa taille, mais de nombreuses autres caractéristiques peuvent se révéler cruciales.

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