LE COMPAS MAGNETIQUE

Il en existe deux types: le compas à flotteur (une boussole "high tech"), et le capteur de champs.

Le compas à flotteur:

Il s'agit d'un cadran horizontal gradué, équipé de barrettes aimantées, placé sur un pivot ne produisant que très peu de frottement, et baignant dans un liquide à très bas point de congélation assurant un certain amortissement, et un allègement de la charge sur le pivot (par la poussée d'Archimède).

Sur un tableau de bord, ça donne ça:

Après un virage avec une boussole traditionnelle, l'aiguille a tendance à osciller quelques instants de part et d'autre de sa nouvelle position d'équilibre. Le liquide amortisseur d'un bon compas magnétique limite ce phénomène, toutefois l'inertie du flotteur et les légères forces de frottements résiduelles peuvent être à l'origine de quelques méprises contre lesquelles le liquide amortisseur ne peut rien.

Exemple: si vous volez vers le nord avant de commencer votre virage, arrêtez de virer un peu avant de voir votre nouveau cap sur le compas (l'indication de votre compas est temporairement inférieure à la réalité). Si vous volez vers le sud, il vous faudra dépasser légèrement l'indication du nouveau cap (cette fois, votre compas est généreux).

Le capteur de champs:

Petit rappel pour commencer.
Tout conducteur éléctrique soumis à un champs magnétique variable devient le siège de courants éléctriques dits: "induits". Dans une dynamo, par exemple, le courant éléctrique est produit dans une bobine soumise à un champs magnétique rendu variable par le déplacement (rotation) d'une masse aimantée (on peut aussi rendre la bobine mobile dans le champs magnétique d'un aimant fixe, bien sûr).

Tout conducteur éléctrique parcouru par un courant produit un champs magnétique autour de lui. Autour d'un fil éléctrique, le champs magnétique se présente comme ceci:

La flèche rouge indique le sens du courant, sur le dessin de droite le courant s'éloigne de vous. Les lignes de champs magnétique se répartissent tout autour comme des "ronds dans l'eau" autour d'un point de chute.

Si le fil forme une boucle, le champs magnétique prend cet aspect:

On obtient un aimant artificiel.

En empilant les boucles (on dit des spires), c'est encore mieux, les champs magnétiques de chaque spire s'additionnent.

Une succession de spires est appelée solénoïde, ou bobine de self induction ou self.

Si l'on soumet une self à un courant éléctrique variable, il apparaitra donc un champs magnétique variable. Ce champs magnétique variable agira sur la bobine elle même en y induisant une force électromotrice (une tension) tendant à contrarier les variations du courant d'origine.

Cette force "opposante", ou CONTREélectromotrice agit donc comme une sorte de supplément de résistance au passage du courant. Ce supplément de résistance, c'est l'inductance (L) qui, combinée à la résistance proprement dite (R), forme ce que l'on appelle l'impédance (Z); et Z² = racine carrée de (L² + R²).

L'inductance est très fortement augmentée si les spires sont enroulée autour d'un "noyau" fabriqué avec un matériaux très perméable au champs magnétique (genre fer doux). Si maintenant nous rajoutons une deuxième bobine sous l'influence du même champs magnétique (noyau commun), il apparaitra aussi, dans cette dernière, une tension suceptible de produire un courant.
C'est ce que l'on appelle un transformateur.

Un transformateur est constitué de deux enroulements de spires (pas quelques unes comme sur le dessin, mais entre plusieurs centaines et plusieurs milliers, où même dizaines de milliers) sur le même noyau, ou même circuit magnétique.

Un courant variable (en général alternatif) est envoyé dans un des deux enroulements appelé primaire, produisant un courant induit dans l'autre enroulement appelé secondaire.

Si le nombre de spire du secondaire est inférieur à celui du primaire, la tension sera elle aussi inférieure, dans le cas contraire, la tension au secondaire sera plus grande.

Si le secondaire ne débite pas ou presque pas de courant, la self-induction sera plus grande au primaire, (entrainant une plus grande impédance) car il n'y a, en quelque sorte, pas de"perte d'énergie" dans le secondaire. Dans ce cas, le courant dans le primaire sera faible puisqu'il fera face à une très grande "résistance" (impédance). A contrario, plus le secondaire débitera de courant (branchement sur un circuit "gourmand"), plus l'impédance baissera dans le primaire, en y entrainant une hausse de l'intensité du courant.

Une forte baisse de l'impédance du primaire peut être obtenue en faisant circuler un courant dans le secondaire. On peut ainsi réaliser une sorte d'amplificateur magnétique.

On peut moduler l'intensité d'un courant alternatif traversant un des enroulement d'un transformateur grâce à un courant plus modeste, circulant dans l'autre enroulement. Ceci s'explique par le fait que le courant circulant dans le deuxième enroulement produit un champs magnétique supplémentaire qui a tendance à saturer le noyau, ou le circuit magnétique.
Plus le noyau est saturé, moins l'inductance, et donc l'impédance est forte.

Cette saturation peut aussi provenir d'un champs magnétique extérieur, il suffit pour cela qu'il soit correctement orienté, dans le sens du noyau.
Et pourquoi ce champs magnétique extérieur ne serait-il pas celui de la Terre?
Si donc l'on soumet une bobine à un courant alternatif, son impédance variera d'après son orientation par rapport au champs magnétique terrestre.

Si l'on remplace cette bobine par un dispositif de ce genre, formé de trois bobines formant un angle de 120° avec chaque voisine,

la comparaison entre les différentes intensités parcourant chacune des trois bobines permettra à un calculateur de donner précisément la direction du champs magnétique terrestre, et d'afficher le résultat ici: