Galvanomètre en régime statique
Commentaires :
On étudie le galvanomètre à cadre mobile. Il se compose d'un cadre rectangulaire sur lequel sont bobinées N spires d'un fin fil de cuivre. Selon les appareils, la suspension est assurée par :
 - deux fils de torsion tendus en dessous et au dessus du cadre qui assurent un triple rôle, support du cadre, amenée du courant, réaction mécanique qui s'oppose à la rotation du cadre. La rotation du cadre est repérée par la méthode de Poggendorf (un petit miroir concave est fixé à un fil de suspension).
- deux pivots et deux ressorts spiraux jouant le même rôle que les fils de torsion. La rotation du cadre est alors repérée par une aiguille.
Le premier type correspond aux galvanomètres (sensibles mais fragiles). Le second aux milliampèremètres robustes mais moins sensibles.
Le cadre est placé dans l'entrefer d'un aimant en U. On donne aux pièces polaires une forme cylindrique et sur un support indépendant, on place un cylindre de fer doux à l'intérieur du cadre. Avec cette géométrie, les lignes d'induction entrent et sortent normalement au fer doux : le champ magnétique est donc radial.
On régle la suspension du dispositif pour qu'en l'absence de courant, l'aiguille du cadre soit sur la graduation zéro de l'appareil.

Condition d'équilibre :
On fait passer un courant i dans le cadre. Dans l'applet, le courant circule dans les brins du cadre contenus dans le plan de figure dans le sens de la flèche rouge. Pour un courant positif, dans les brins de la droite du cadre normaux au plan de figure, le courant circule de l'avant vers l'arrière. Sous l'action des forces magnétiques, le cadre tourne d'un angle a jusqu'à ce que le moment du couple de torsion équilibre le moment du couple électomagnétique.
Si C désigne la constante de torsion de la suspension, le moment du couple de torsion à l'équilibre est m1 = Ca.
 Les forces électromagnétiques données par la loi de Laplace qui agissent sur le cadre sont :
- Les forces s'exerçant sur les fils parallèles (longueur b) au plan de figure. Elles sont nulles car le vecteur induction est toujours parallèle au courant puisque le champ est radial.
- Les forces agissant sur les cotés (longueur a) du cadre normaux au plan de figure. Ces forces sont parallèles, de sens contraire, contenues dans le plan de figure, et d'intensité f  = N.B. i. a.
Elles forment un couple de moment m2 =  N.B.i.a.b = N.B.i.S.
A l'équilibre on a donc : Ca = N.B.S.i ; La déviation est proportionnelle à l'intensité du courant.
Les galvanomètres usuels sont sensibles à 10-9 A. Pour des appareils soignés, la sensibilité atteint 10-14 A.
Les coûts de fabrication des milliampèremètres rend petit à petit ces appareils obsolètes. Il sont remplacés par des appareils numériques moins coûteux, aussi sensibles et plus robustes.

L'applet :
Avec le curseur de la souris, faire varier l'intensité du courant qui circule dans le cadre.
Ma représentation du ressort spiral n'est pas réaliste. Dans les faits, sa longueur reste constante.
Par commodité et par esthétisme (?) j'ai remplacé les flèches des vecteurs par un gros point.

Retour au menu "électricité".