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Effet de pointe [71060]

1618033

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Posté le : 16/03/2010, 16:39 (Lu 22346 fois)
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Bonjour à tous.

J'ai toujours entendu dire qu'un paratonnerre fait converger les lignes du champ électrique, mais qu'en est-il du champ magnétique terrestre ?

Dans le cas d'un clocher, les lignes du champ électrique convergent vers la pointe, mais ensuite ?

J'imagine qu'elles suivent le chemin du moindre effort.

Le champ magnétique terrestre subit une déformation lorsqu'il rencontre une cavité, puisqu'on est en présence de diélectriques différents, mais que se passe-t'il lorsqu'il rencontre une pointe ?

J'aimerais me représenter la chose en 3D, en particulier dans le cas d'une forme creuse, comme un clocher par exemple.

Re: Effet de pointe [71108]

darrigan
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Posté le : 19/03/2010, 17:21 (Lu 22318 fois)
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Pour tracer les lignes de champ électrique, il faut tout d'abord tracer les lignes d'isovaleur du champ ou "lignes équipotentielles", c'est-à-dire qui ont le même potentiel électrique.
Ces lignes-là sont comme des "emballages" des reliefs conducteurs (arbre, bâtiment avec paratonnerre relié à la Terre...).

Ensuite, les lignes de direction du champ électrique sont à chaque fois perpendiculaires aux lignes équipotentielles. Voilà un petit schéma :



Quand on a un bâtiment ou un objet conducteur de l'électricité relié à la Terre, alors les lignes de champ électrique sont attirées par lui. Le paratonnerre sert justement à attirer les éclairs pour éviter qu'ils ne tombent à côté en faisant des dégâts. La trajectoire suivie par un éclair est assez complexe, mais en première approximation on peut dire que l'éclair va suivre le chemin des lignes et le chemin le plus court entre le nuage et le point conducteur le plus proche.

La figure en bas à droite représente au contraire un gros bloc isolant. Dans ce cas, les lignes équipotentielles "l'évitent" au maximum. Les lignes de champs électrique ont tendance à s'en écarter. Les éclairs tomberont préférentiellement sur les côtés d'un tel objet isolant.

Pour le champ magnétique, c'est plus subtil... Le champ magnétique terrestre est très faible.
Mais de la même manière que certains matériaux sont plus ou moins conducteurs ou isolant de l'électricité (dépend de la constante diélectrique), les matériaux sont plus ou moins "conducteurs" ou "isolants" du champ magnétique (dépend de la perméabilité magnétique). Ces termes sont impropres pour le magnétisme, il faut plutôt parler de paramagnétisme et de diamagnétisme. Un matériaux peut très bien être à la fois conducteur et paramagnétique, ou conducteur et diamagnétique ; l'un n'implique pas l'autre. Les paramagnétiques sont attirés par les champs magnétiques forts (voir expérience du dioxygène paramagnétique), les diamagnétiques sont repoussés vers les champs magnétiques les plus faibles. Il y a même des matériaux très attirés : les ferroélectriques. Et il y a aussi des matériaux très repoussés : les diamagnétiques parfaits, ou supraconducteurs (et là par contre, il y a un lien entre le comportement magnétisme et la conductivité électrique.)

En résumé : non seulement tu auras du mal à te représenter le champ magnétique en 3D, mais en plus il n'est pas soumis aux mêmes lois que le champ électrique.

Re: Effet de pointe [71111]

nobelios

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Posté le : 19/03/2010, 17:52 (Lu 22307 fois)
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J'aime beaucoup l' "église ratée". Ton schéma est tout simplement génial pour expliquer ce phénomène.

Re: Effet de pointe [71113]

darrigan
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Posté le : 19/03/2010, 19:36 (Lu 22297 fois)
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Merci Ça fait partie des expériences amusantes de physique que je dois rédiger (depuis longtemps...) pour le wiki : on peut mettre en évidence les lignes de champ électrique en utilisant une plaque de verre sur laquelle on colle un scotch d'aluminium avec des formes diverses. On relie les parties à un générateur électrostatique (machine de Whimshurts, van de Graaf...) et on saupoudre la plaque avec de la semoule. Les grains s'alignent le long des lignes de champ.


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Édité le 19/03/2010, 19:36 par darrigan

Re: Effet de pointe [71114]

nobelios

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Posté le : 19/03/2010, 19:37 (Lu 22293 fois)
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Hum je vais réaliser l'expérience avec mon générateur et prendre des photos pour ton dossier wiki.

Re: Effet de pointe [71115]

nobelios

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Posté le : 19/03/2010, 19:52 (Lu 22288 fois)
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Echec sur l'essai, par contre j'ai une sorte d'aura bleu sur un des fils et une odeur qui ressemble à de l'ozone !

Re: Effet de pointe [71109]

1618033

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Posté le : 19/03/2010, 17:27 (Lu 22317 fois)
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Je te remercie pour cet exposé très édifiant.


Re: Effet de pointe [71110]

1618033

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Posté le : 19/03/2010, 17:36 (Lu 22312 fois)
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Concernant le champ magnétique, une fois je suis tombé sur un article consacré aux détecteurs de trésors. Concernant les détecteurs de cavités, l'auteur expliquait qu'une cavité se comportait comme un dipôle et qu'on enregistrait un pic magnétique à sa verticale. Un schéma représentait un dipôle parallèle aux lignes du champ magnétique terrestre. J'avoue que j'ai été très intrigué par ce phénomène.


Re: Effet de pointe

darrigan
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Posté le : 19/03/2010, 19:28 (Lu 22300 fois)
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Ha mais avec un détecteur de métaux c'est différent. Voir le fonctionnement :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Détecteur_de_métaux#Fonctionnement

Il s'agit d'un appareil "actif" où l'on envoie un champ magnétique alternatif, et où l'on récupère un signal plus ou moins déphasé.
Ce n'est pas "passif", dans le sens où l'on se contenterait de mesurer une variation du champ magnétique terrestre, perturbé par la présence d'un objet. Enfin ça m'étonnerait beaucoup, mais peut-être que certains appareil permettent de mesurer une telle infime variation...

Cela dit, ce que tu as lu est aussi vrai : une cavité dans un terrain se comporte comme un diélectrique et on peut le détecter par réflexion d'ondes.

Re: Effet de pointe [71116]

BillD

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Posté le : 19/03/2010, 21:12 (Lu 22284 fois)
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En plus des multiples saveurs de détecteurs de métaux actifs, il existe aussi des détecteurs qui cartographient le champ magnétique terrestre (je crois me rappeler qu'on les appelle magnétomètres).

C'est une technique utilisée lors de certains sondages archéologiques: Généralement une personne arpente une zone donnée suivant un parcours précis (quadrillage) avec cet appareil (des souvenirs que j'ai, un manche horizontal de 2m de long qui doit disposer d'un détecteur à chaque extrémité). Avec tout ça on dresse une carte du champ magnétique sur la zone. Dans le cas auquel je pense, cela permet de révéler les murs et autres structures architecturales enfouies sous plusieurs mètres...

Re: Effet de pointe [71118]

1618033

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Posté le : 20/03/2010, 12:51 (Lu 22262 fois)
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Citation
Cela dit, ce que tu as lu est aussi vrai : une cavité dans un terrain se comporte comme un diélectrique et on peut le détecter par réflexion d'ondes.

Est-ce que tu peux nous montrer à quoi ça ressemble en coupe ?

Re: Effet de pointe [71119]

darrigan
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Posté le : 20/03/2010, 13:53 (Lu 22252 fois)
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Il y a quelques images de georadar :
http://images.google.fr/images?client=safari&rls=en&q=georadar

Un site dans lequel on trouve des explications sur ces techniques et un schéma qui pourrait ressembler à la description de BillD :
http://pagesperso-orange.fr/archeogeophy/

Re: Effet de pointe [71122]

1618033

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Posté le : 20/03/2010, 16:05 (Lu 22249 fois)
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Je pense plutôt à une exploration passive du phénomène.

Une aiguille aimantée suspendue à un fil présente une inclinaison par rapport au plan horizontal qui varie en fonction de la latitude de 0° à l'équateur, à 90° aux pôles.

Je prends l'exemple d'une cave à Paris. L'inclinaison magnétique y est de 64°.

Si une partie du champ magnétique terrestre est réfléchie à la limite entre le matériau et le vide, comment est-ce que ça se traduit ? Dans mon souvenir, c'est la loi "angle d'incidence = angle de réflexion" qui doit s'appliquer.

Ce qui me perturbe, c'est qu'on dise qu'une cavité se comporte comme un dipôle, parce que je n'arrive pas à me le représenter.

Qu'est-ce qu'on appelle une "anomalie du champ magnétique" ?

Est-ce que ça signifie que localement, il y a une inversion du champ magnétique ?


Re: Effet de pointe [71123]

darrigan
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Posté le : 20/03/2010, 16:38 (Lu 22246 fois)
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Houla ! non le champ magnétique ne subit absolument aucune réflexion ! Ce n'est pas une onde électromagnétique qui se propage et se réfléchit.

Une onde électromagnétique, oui, va être déviée en passant d'un milieu à un autre, en fonction de l'indice de réfraction des deux milieux à la fréquence de l'onde considérée.
L'indice de réfraction (qui est égal à la racine carrée de la constante diélectrique) dépend de la fréquence (ou de la longueur d'onde).

Mais un CHAMP électrique ou un CHAMP magnétique, ce n'est pas une onde. C'est un champ... (difficile de donner une image). Un champ est comme une valeur d'influence ayant une certaine valeur (scalaire ou vectorielle) en chaque point de l'espace. Un corps matériel plongé dans un champ va réagir en fonction de sa susceptibilité électrique et magnétique (il va se polariser électriquement par exemple, ou subir une force qui tendra à le faire bouger) et il va aussi déformer localement la valeur des champs électriques et magnétiques.

Une "anomalie du camp magnétique" signifie simplement que la Terre n'est pas homogène et donc que les valeurs du champ magnétique à la surface de la Terre ne suivent pas une fonction monotone. Si dans le sous-sol on a des cavités ou d'autres éléments hétérogènes, la champ magnétique en surface en sera affecté, par exemple plus faible ou plus fort, car l'élément ou la cavité va déformer le champ dans son entourage. Il n'y a pas d'inversion, mais juste une atténuation.

C'est assez difficile d'expliquer ces notions abstraites... je suis désolé.

Re: Effet de pointe [71124]

1618033

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Posté le : 20/03/2010, 17:04 (Lu 22243 fois)
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Citation
C'est assez difficile d'expliquer ces notions abstraites... je suis désolé.


Bien au contraire, je te remercie, car grâce à tes explications, je me représente bien mieux la chose.


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Édité le 20/03/2010, 17:07 par 1618033

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