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Champ magnétique d'un fil rectiligne, d'un solénoïde ou d'une bobine plate

Calculez le champ magnétique créé par un courant dans un fil rectiligne, à l'intérieur d'un solénoïde ou au centre d'une bobine plate.

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A

Valeur hors limites

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Résultats

Champ magnétique

25,13 mT

En tesla
0,02513 T
En gauss
251,3 G
Comparé au champ terrestre (environ 50 µT)
502,7 ×
Du même ordre qu'un aimant de réfrigérateur

Le courant crée un champ magnétique

En 1820, Hans Christian Ørsted découvre qu’une boussole dévie près d’un fil parcouru par un courant ; la même année, Ampère, Biot et Savart en donnent les lois à Paris. Tout courant électrique crée un champ magnétique, et enrouler le fil en spires concentre ce champ. Ce calculateur traite les trois cas classiques.

Les formules

Avec μ₀ = 1,2566 × 10⁻⁶ T·m/A, la perméabilité magnétique du vide :

Configuration Champ
Fil rectiligne infini, à une distance r B = μ₀ × I ÷ (2π × r)
À l’intérieur d’un long solénoïde de longueur L à N spires B = μ₀ × N × I ÷ L
Au centre d’une bobine plate de rayon R à N spires B = μ₀ × N × I ÷ (2R)

La formule du solénoïde suppose une bobine bien plus longue que large ; aux extrémités, le champ tombe à environ la moitié. Toutes les formules supposent de l’air ou du vide autour du fil.

Exemple

Un solénoïde de 200 spires bobinées sur 10 cm, parcouru par 10 A :

Résultat Valeur
Champ magnétique 25,13 mT
En tesla 0,02513 T
En gauss 251,3 G
Comparé au champ terrestre environ 500 fois

Les mêmes 10 A dans un fil rectiligne ne donnent que 0,1 mT à 2 cm, environ deux fois le champ terrestre. Enrouler le fil en bobine multiplie l’effet.

Ordres de grandeur

Source Champ
Champ magnétique terrestre (France) environ 47 µT
Près du câble d’un appareil ménager quelques µT
Aimant de réfrigérateur 5 à 10 mT
Surface d’un aimant néodyme 0,5 à 1,3 T
IRM hospitalière 1,5 à 3 T

Augmenter le champ

  • Plus de spires ou plus de courant augmentent le champ proportionnellement, mais plus de courant chauffe davantage le fil (P = R × I²).
  • Un bobinage plus court et plus serré augmente le champ dans un solénoïde.
  • Un noyau de fer multiplie le champ par plusieurs centaines, jusqu’à la saturation du fer vers 1,5 à 2 T. C’est le principe des électroaimants, relais et transformateurs ; il n’est pas pris en compte par ces formules « à air ».

Sécurité

Les champs créés par l’installation électrique domestique sont très faibles. Les électroaimants puissants et les champs de type IRM peuvent attirer violemment les objets en acier et perturber les stimulateurs cardiaques : manipulez les bobines à fort courant avec prudence.

Questions fréquentes

Comment calculer le champ magnétique d'un solénoïde ?

À l'intérieur d'un long solénoïde, B = μ₀ × N × I ÷ L, avec N le nombre de spires, I l'intensité et L la longueur. 200 spires sur 10 cm parcourues par 10 A donnent environ 25 mT.

Quel est le champ autour d'un fil rectiligne ?

À une distance r d'un long fil rectiligne, B = μ₀ × I ÷ (2πr). Un courant de 10 A donne 0,1 mT à 2 cm, environ deux fois le champ magnétique terrestre.

Que vaut μ₀ ?

μ₀ est la perméabilité magnétique du vide, environ 1,2566 × 10⁻⁶ T·m/A. L'air se comporte presque exactement comme le vide. Un noyau de fer peut multiplier le champ par des centaines ou des milliers, ce que ces formules n'intègrent pas.

Quelle différence entre tesla et gauss ?

1 tesla vaut 10 000 gauss. Le champ terrestre vaut environ 0,5 gauss (50 µT) en France, un aimant de réfrigérateur 50 à 100 gauss, et une IRM hospitalière 1,5 à 3 teslas.

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Résultats indicatifs fournis à titre d'information. Ils ne remplacent pas l'avis d'un professionnel.