La mesure des champs magnétiques implique l’utilisation d’appareils appelés magnétomètres. Il existe différents types de magnétomètres, chacun employant des principes différents pour quantifier la force et la direction des champs magnétiques. Voici une explication détaillée de la façon dont les champs magnétiques sont mesurés :
- Capteurs à effet Hall :
- Les capteurs à effet Hall sont couramment utilisés dans les magnétomètres. Ces capteurs exploitent l’effet Hall, où une tension est générée perpendiculairement au courant circulant dans un conducteur lorsqu’il est soumis à un champ magnétique.
- Dans un magnétomètre à effet Hall, une fine bande semi-conductrice est exposée au champ magnétique. La tension générée est proportionnelle à la force du champ magnétique, ce qui permet une mesure précise.
- Magnétomètres Fluxgate :
- Les magnétomètres Fluxgate fonctionnent sur la base du principe des modifications du flux magnétique dans un matériau central. Le noyau est généralement un matériau magnétique à faible coercivité.
- Lorsqu’il est soumis à un champ magnétique externe, le noyau subit des modifications du flux magnétique. Les changements de flux sont ensuite détectés et mesurés, fournissant des informations sur l’intensité et, dans certains cas, la direction du champ magnétique.
- Magnétomètres à précession de protons :
- Les magnétomètres à précession de protons utilisent le comportement des protons dans un champ magnétique. Les noyaux d’hydrogène (protons) ont des moments magnétiques intrinsèques.
- En présence d’un champ magnétique externe, les protons s’alignent sur le champ et précessent autour de lui. En mesurant la fréquence de précession, la force du champ magnétique peut être déterminée.
- Magnétomètres SQUID :
- Les dispositifs d’interférence quantique supraconducteurs (SQUID) sont des magnétomètres très sensibles qui exploitent les propriétés mécaniques quantiques des supraconducteurs.
- Les magnétomètres SQUID peuvent mesurer des champs magnétiques extrêmement faibles. Ils fonctionnent sur la base de l’effet Josephson, où le supercourant circule à travers une boucle supraconductrice et le champ magnétique induit des modifications du courant critique.
- Rechercher des magnétomètres à bobine :
- Les magnétomètres à bobine de recherche sont constitués d’une bobine de fil enroulée autour d’un noyau. Lorsque la bobine est exposée à un champ magnétique, une force électromotrice (FEM) est induite, qui peut être mesurée.
- Ces magnétomètres sont souvent utilisés en géophysique et dans d’autres applications nécessitant la mesure de champs magnétiques alternatifs.
- Gaussmètres et magnétomètres :
- Les gaussmètres sont des appareils spécialement conçus pour mesurer l’intensité d’un champ magnétique. Ils peuvent utiliser diverses technologies, notamment des capteurs à effet Hall ou des capteurs à fluxgate.
- Les magnétomètres, au sens plus large, englobent des appareils qui mesurent non seulement l’intensité, mais également la direction du champ magnétique.
En résumé, les champs magnétiques sont mesurés à l’aide de diverses technologies de magnétomètres, chacune reposant sur des principes différents tels que l’effet Hall, les changements de flux, la précession des protons, la supraconductivité et l’induction de bobine. Le choix du magnétomètre dépend de l’application, de la sensibilité requise et des caractéristiques du champ magnétique mesuré.
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