🟣C5 | Bases du magnétisme

Qui a été le premier à faire le lien entre électricité et magnétisme ?

Hans Christian Oersted

Quel scientifique a poursuivi les travaux d’Oersted avec une bobine ?

André-Marie Ampère

Que marque la découverte d’Ampère ?

L’émergence de l’électromagnétisme

Qu’est-ce qu’un pôle magnétique ?

Une région d’un aimant où le champ magnétique est maximal

Comment visualise-t-on un champ d’induction magnétique ?

À l’aide de limaille de fer qui dessine les lignes de champ

Peut-on isoler un pôle magnétique ?

Non, les pôles sont toujours associés

Que se passe-t-il si on casse un aimant ?

On obtient deux aimants possédant chacun un pôle nord et un pôle sud

Quelle est l’unité du champ magnétique ?

Le tesla (T)

Que trouve-t-on pour des champs supérieurs à 1 tesla ?

Aimants supraconducteurs, champs pulsés, lasers intenses, étoiles à neutrons, magnétars

Qu’est-ce qu’un aimant supraconducteur ?

Un aimant sans résistance électrique permettant des champs très élevés

Comment créer un champ magnétique pulsé ?

À l’aide d’un condensateur

Comment un laser intense peut-il créer un champ magnétique ?

En générant un courant électrique induit

Quels objets astrophysiques possèdent des champs magnétiques extrêmes ?

Les étoiles à neutrons et les magnétars

Quels champs magnétiques sont inférieurs à 1 tesla ?

Champs utilisés en laboratoire, champ terrestre, champs biologiques

Quel ordre de grandeur des champs utilisés en laboratoire ?

Millitesla

Quelle est l’intensité du champ magnétique terrestre ?

Environ 50 microtesla (10⁻⁶ T)

Quelle est l’intensité du champ magnétique dans l’espace interstellaire ?

Environ 10⁻⁹ tesla

Quelle est l’intensité des champs magnétiques produits par le cœur et le cerveau ?

Environ 10⁻¹⁵ tesla

Pourquoi le cœur et le cerveau produisent-ils un champ magnétique ?

Leur activité électrique génère un champ magnétique associé

Qu’est-ce qu’une étoile à neutrons ?

Un astre possédant le champ magnétique le plus intense connu

De quoi sont constituées les étoiles à neutrons ?

Uniquement de neutrons, sans électrons

Pourquoi la masse volumique des étoiles à neutrons est-elle dite colossale ?

La matière y est extrêmement comprimée dans un très faible volume

Quelle est l’intensité du champ d’induction magnétique d’une étoile à neutrons ?

De l’ordre de 10¹¹ teslas

Quels types d’appareils permettent de produire de très forts champs magnétiques en laboratoire ?

Les électroaimants et les bobines supraconductrices

Qu’est-ce qu’un cryostat à hélium liquide ?

Un système permettant de refroidir un aimant supraconducteur

Qu’est-ce que le Maglev ?

Un train utilisant la juxtaposition de pôles nord et sud sur les rails

Quel est l’avantage principal du Maglev ?

Absence de contact mécanique permettant une très grande vitesse

Qu’est-ce que la résonance magnétique nucléaire (RMN) ?

Une technique étudiant des noyaux atomiques ayant un moment nucléaire non nul

À quoi sert la RMN ?

À l’exploration de solutions chimiques

Quels champs magnétiques sont utilisés en RMN ?

Entre 2 et 25 teslas

Quel système RMN est peu coûteux ?

Un cryostat avec une bobine supraconductrice de 2 teslas

Quelle fréquence maximale peut atteindre une RMN à 2 teslas ?

300 MHz

Quel dispositif permet d’atteindre les champs RMN les plus élevés ?

Un gros cryostat rempli d’hélium

Quelle fréquence peut générer une RMN à 25 teslas ?

Environ 1000 MHz

Qu’est-ce que l’IRM ?

L’application de la RMN à l’exploration du corps humain

Quels champs magnétiques sont utilisés en IRM ?

De 0,3 à 3 teslas

Quelle est l’intensité du champ magnétique terrestre ?

Environ 50 microteslas

Pourquoi la Terre est-elle un dipôle magnétique ?

À cause de sa rotation autour de son axe

Pourquoi la boussole n’indique-t-elle pas exactement le nord géographique ?

L’axe magnétique est incliné par rapport à l’axe de rotation

À quoi sert le champ magnétique terrestre chez les êtres vivants ?

À la navigation des oiseaux migrateurs, poissons et bactéries

Qu’est-ce que la magnétoencéphalographie (MEG) ?

Une technique mesurant les champs magnétiques produits par l’activité neuronale

Quel est l’ordre de grandeur des champs mesurés en MEG ?

Femtotesla, soit 10⁻¹⁵ tesla

Pourquoi la MEG est-elle une technique majeure ?

Elle permet une image instantanée de l’activité cérébrale

Que permet d’étudier la MEG dans le temps ?

L’évolution d’un message nerveux

Quelles pathologies peuvent être détectées précocement par la MEG ?

Alzheimer, Parkinson et certaines épilepsies

Comment la MEG aide-t-elle les neurochirurgiens ?

En guidant la stratégie opératoire

Qu’est-ce que la magnétocardiographie ?

La mesure des champs magnétiques produits par l’activité électrique du cœur

Quel examen médical peut être remplacé par la magnétocardiographie ?

L’électrocardiographie

Quel est l’avantage principal de la magnétocardiographie ?

Absence de contact et d’électrodes

Quelle découverte a permis les progrès de la MEG et de la magnétocardiographie ?

La magnétorésistance géante

Qui a découvert la magnétorésistance géante ?

Albert Fert

Pourquoi le fer est-il indispensable à la vie ?

Parce qu’il entre dans la composition de molécules capables de fixer l’oxygène ou de transporter des électrons

Quelle molécule contenant du fer permet le transport de l’oxygène dans le sang ?

L’hémoglobine

Quelle est la quantité totale de fer chez un homme adulte normal ?

Entre 3 et 4 grammes

Quel pourcentage du fer corporel est sous forme d’hémoglobine ?

Environ 60 à 65 %

Quel pourcentage du fer corporel est stocké sous forme de ferritine ?

Environ 25 à 30 %

Quel pourcentage du fer corporel est présent dans la myoglobine ?

Environ 3 à 5 %

Sous quelle autre forme retrouve-t-on des traces de fer dans l’organisme ?

Dans les enzymes héminiques

Qu’est-ce que l’oxyhémoglobine ?

Hémoglobine liée à l’oxygène

Quel est l’état des électrons du fer dans l’oxyhémoglobine ?

Tous les électrons sont appariés

Quel est le comportement magnétique de l’oxyhémoglobine ?

Diamagnétique

Que signifie diamagnétique ?

Qui ne perturbe pas le champ magnétique environnant

Qu’est-ce que la désoxyhémoglobine ?

Hémoglobine non liée à l’oxygène

Quel est l’état des électrons du fer dans la désoxyhémoglobine ?

Électrons non appariés

Quel est le comportement magnétique de la désoxyhémoglobine ?

Paramagnétique

Que signifie paramagnétique ?

Qui génère un champ magnétique supplémentaire en présence d’électrons non appariés

Qu’est-ce que la ferritine ?

Une protéine de stockage du fer

Quelle proportion maximale de fer peut contenir la ferritine ?

Jusqu’à 26 % de son poids

Pourquoi la ferritine peut-elle être un capteur de champ magnétique ?

À cause de sa forte teneur en fer

À quoi sert le dosage sanguin de la ferritine ?

À détecter ou anticiper une carence en fer

Qu’est-ce que le nanomagnétisme ?

L’étude des phénomènes magnétiques à l’échelle nanométrique

Que sont les bactéries magnétotactiques ?

Des bactéries possédant des structures magnétiques internes

Quelle structure magnétique possèdent les bactéries magnétotactiques ?

Une chaîne de grains monodomaines

Comment les bactéries magnétotactiques se déplacent-elles ?

En s’orientant grâce au champ magnétique terrestre

Pourquoi les bactéries magnétotactiques descendent-elles vers le fond de l’eau ?

À cause de l’inclinaison du champ magnétique terrestre

Pourquoi ce déplacement est-il vital pour ces bactéries ?

Elles craignent les milieux riches en oxygène

Quels animaux utilisent le champ magnétique terrestre pour s’orienter ?

Abeilles, oiseaux migrateurs, poissons migrateurs

Que sont les microsphères encapsulées en médecine ?

Des particules magnétiques utilisées à des fins thérapeutiques ou diagnostiques

À quoi servent les microsphères encapsulées en médecine ?

À cibler spécifiquement les cellules malades

Dans quelle technique d’imagerie les microsphères peuvent-elles être utilisées ?

L’IRM

Quel rôle peuvent jouer les microsphères en cancérologie ?

Détruire les tumeurs par hyperthermie locale

À quelle température agit l’hyperthermie locale sur les tumeurs ?

Environ 42 °C