Etude de la loi de Biot-Savart pour une bobine

La loi de Biot-Savart, établie en 1820 par les physiciens français Jean-Baptiste Biot et Félix Savart, est l'une des lois fondamentales de l'électromagnétisme. Elle décrit comment un courant électrique génère un champ magnétique. Pour une bobine ou un solénoïde, cette loi prédit que le champ magnétique B au centre est directement proportionnel à l'intensité du courant I qui la traverse, selon la relation B = µ₀nI, où µ₀ est la perméabilité magnétique du vide (4π×10⁻⁷ T·m/A) et n le nombre de spires par unité de longueur. Le magnétomètre du smartphone mesure le champ magnétique selon trois axes orthogonaux avec une sensibilité d'environ 0,1 µT. En alignant l'axe Y du magnétomètre avec l'axe de la bobine et en calibrant le capteur pour soustraire le champ magnétique terrestre, on peut mesurer uniquement le champ créé par la bobine. Les principales difficultés expérimentales incluent: 1) L'alignement précis du smartphone par rapport à la bobine; 2) Les interférences magnétiques environnantes; 3) L'échauffement de la bobine pour les courants élevés qui peut modifier légèrement sa résistance. En traçant le graphique B = f(I), on devrait obtenir une droite dont la pente correspond au facteur µ₀n. La vérification de cette linéarité confirme la validité de la loi de Biot-Savart pour cette configuration. Cette expérience constitue une introduction accessible à l'électromagnétisme et illustre comment un courant électrique peut générer un champ magnétique, principe fondamental à la base de nombreuses technologies modernes comme les moteurs électriques, les transformateurs ou les IRM.