Les bobines

1. Qu'est-ce qu'une bobine ?

Une bobine (ou solénoïde quand elle est longue) est un fil conducteur enroulé régulièrement, en un grand nombre de tours, autour d'un support (tube en carton, en plastique, ou pièce en fer). Chaque tour de fil s'appelle une spire.

Le fil est isolé (recouvert d'un vernis ou d'une gaine en plastique) pour que le courant suive tout l'enroulement sans passer directement d'une spire à l'autre. Les deux extrémités du fil sont les bornes de la bobine ; on les relie au circuit.

Une bobine se caractérise par :

• son nombre de spires ;
• sa longueur et son diamètre ;
• la présence ou non d'un noyau en fer à l'intérieur.

2. Un courant électrique crée un champ magnétique

Expérience d'Œrsted. En 1820, le physicien danois Hans Christian Œrsted remarque qu'une aiguille aimantée placée près d'un fil dévie quand un courant traverse ce fil, et revient à sa position quand le courant est coupé.

Conclusion : un courant électrique crée un champ magnétique autour de lui. Ce champ est faible autour d'un seul fil droit. En enroulant le fil en bobine, on additionne l'effet de toutes les spires : le champ devient beaucoup plus fort.

3. Une bobine parcourue par un courant se comporte comme un aimant

On relie une bobine à un générateur de courant continu (pile), avec un interrupteur :

• interrupteur fermé : une boussole placée près d'une extrémité est déviée ; la bobine attire de petits objets en fer (trombones, clous), surtout si elle contient un noyau de fer ;
• interrupteur ouvert : plus aucune action.

La bobine parcourue par un courant possède, comme un aimant droit :

• une face nord (par où sortent les lignes de champ) ;
• une face sud (par où elles rentrent).

Deux bobines parcourues par un courant s'attirent ou se repoussent comme deux aimants.

Le spectre magnétique d'une bobine, obtenu avec de la limaille de fer, ressemble à celui d'un aimant droit à l'extérieur. À l'intérieur de la bobine, les lignes de champ sont parallèles à l'axe de la bobine : le champ y est pratiquement uniforme.

4. Trouver la face nord et la face sud

La nature des faces dépend du sens du courant dans les spires. Si on inverse le sens du courant (en inversant les fils sur la pile), les faces s'inversent : l'ancienne face nord devient face sud.

Règle de la face (règle des lettres N et S). On regarde une face de la bobine et on suit le sens du courant dans la spire la plus proche :

• si le courant tourne dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, cette face est une face nord ;
• si le courant tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, cette face est une face sud.

Pour s'en souvenir : les extrémités de la lettre N dessinent des flèches qui tournent dans le sens inverse des aiguilles d'une montre ; celles de la lettre S tournent dans le sens des aiguilles d'une montre.

5. Comment rendre le champ d'une bobine plus fort ?

Des expériences où l'on observe la déviation d'une boussole ou le nombre de trombones attirés montrent que le champ magnétique d'une bobine est plus fort quand :

• l'intensité du courant est plus grande ;
• le nombre de spires est plus grand (pour une même longueur de bobine) ;
• on place un noyau de fer doux à l'intérieur (il s'aimante et renforce beaucoup le champ).

6. Où trouve-t-on des bobines ?

Les bobines sont partout dans les appareils électriques : moteurs (ventilateurs, pompes, perceuses), haut-parleurs, sonnettes, transformateurs des chargeurs de téléphone, relais et disjoncteurs. Tu étudieras plusieurs de ces appareils dans les leçons suivantes.