La boussole est un instrument qui indique la direction du nord magnétique : elle donne l’azimut, c’est-à-dire l’angle horizontal entre l’orientation de l’appareil et ce nord. Sur un smartphone, elle n’est pas une aiguille aimantée mais une valeur calculée à partir du magnétomètre.
Observer expérimentalement la boussole
Avec FizziQ, on peut suivre en direct l’azimut indiqué par la boussole du téléphone et comprendre d’où vient cette valeur.
Étapes :
- Ouvrir FizziQ et afficher la mesure de la boussole (dérivée du magnétomètre), qui donne un azimut de 0 à 360°.
- Poser le téléphone à plat sur une table, loin de tout objet métallique, et repérer la direction du nord.
- Tourner lentement l’appareil : vérifier que l’azimut change de la même quantité que la rotation.
- Approcher un aimant ou un objet en fer : observer que l’aiguille se met à dévier, ce qui met en évidence l’influence des masses magnétiques.
- Comparer la direction obtenue avec celle d’une boussole classique ou d’une carte.
Activités scientifiques sur ce thème
- Nord magnétique au magnétomètre
- Cap rectiligne sans boussole
- Inclinaison magnétique et latitude
- Détection magnétique d’objets
Prolongements possibles avec FizziQ : repérage d’objets ferromagnétiques dans une salle, comparaison entre plusieurs téléphones, ou orientation d’un plan à l’aide de l’azimut. Voir la section magnétomètre du guide des capteurs.
En savoir plus
Le magnétomètre du smartphone mesure les trois composantes du champ magnétique (selon les axes x, y et z de l’appareil). Le champ terrestre y ajoute sa signature : à plat, la boussole utilise surtout la composante horizontale du champ pour trouver la direction du nord. Un paradoxe pédagogique l’illustre : approchez un aimant, la valeur brute du champ s’affole, mais la boussole continue souvent d’indiquer le nord. La raison tient à un traitement logiciel permanent qui soustrait les champs parasites et suit lentement les dérives : c’est toute la différence entre donnée brute et donnée traitée. Un smartphone n’est pas un instrument de métrologie, et l’orientation reste sensible aux structures métalliques et aux aimants proches.
Ordres de grandeur : en France, le champ magnétique terrestre vaut environ 47 µT, dont seulement 20 µT environ pour la composante horizontale (celle qui sert à la boussole), le reste plongeant vers le sol. Le magnétomètre distingue des variations d’environ 0,1 à 0,3 µT. La précision réaliste de l’azimut affiché est de l’ordre de quelques degrés, et se dégrade fortement près d’objets métalliques.
Formule
Pour un téléphone posé à plat, l’azimut se déduit des deux composantes horizontales du champ mesuré :
azimut = arctan(Bx / By)
où :
- Bx et By : composantes horizontales du champ magnétique mesuré, en µT.
- azimut : angle par rapport au nord magnétique, exprimé de 0 à 360°.
Cette valeur donne le nord magnétique ; pour obtenir le nord géographique, il faut ajouter la déclinaison magnétique locale.
Exemples d’application
- Orientation en randonnée et lecture de carte topographique.
- Recherche de barres d’armature métalliques dans un mur ou une dalle.
- Alignement d’un panneau solaire ou d’une antenne dans une direction donnée.
- Détermination de l’orientation d’une façade ou d’une salle de classe.
- Étude de l’influence des objets métalliques sur une mesure de direction.
- Comparaison entre nord magnétique et nord géographique (déclinaison).
FAQ
Q : Pourquoi la boussole du smartphone est-elle parfois fausse ? R : Un aimant, un étui à fermeture magnétique ou une structure métallique déforment le champ mesuré. Il faut éloigner ces objets et parfois refaire quelques mouvements en huit pour aider le traitement logiciel.
Q : La boussole indique-t-elle le vrai nord ? R : Elle indique le nord magnétique. Le nord géographique s’en déduit en ajoutant la déclinaison locale ; certaines applications appliquent cette correction automatiquement.
Q : Tous les smartphones ont-ils une boussole ? R : Seuls les modèles équipés d’un magnétomètre en disposent. C’est le cas de la grande majorité des smartphones récents, mais quelques appareils d’entrée de gamme en sont dépourvus.
Concepts liés
Magnétomètre - Champ magnétique terrestre - Téslamètre - Déclinaison magnétique - Orientation - Azimut