Par Chris Deziel – Mis à jour le 30 août 2022
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Carl Friedrich Gauss (1777‑1855) est considéré comme l’un des plus grands mathématiciens de l’histoire et un pionnier de la recherche sur les champs magnétiques. Il a conçu le premier appareil pratique pour mesurer l'intensité et la direction du champ magnétique – un magnomètre – et a introduit le gauss comme unité de densité de flux magnétique dans le système CGS. Dans le système SI, l'unité de base est le tesla, où 1T =10 000 G.
Un gaussmètre est l’incarnation moderne du magnomètre de Gauss. Il comprend généralement une sonde à effet Hall, le boîtier du compteur et un câble de connexion. L'appareil mesure à la fois l'ampleur et l'orientation des champs magnétiques, ce qui le rend idéal pour les intensités de champ faibles à modérées. Pour les champs très élevés, un compteur Tesla (essentiellement le même modèle adapté à des unités plus grandes) est utilisé.
L'effet Hall décrit comment un champ magnétique influence un courant électrique circulant dans un conducteur. Lorsqu'un courant traverse un conducteur placé perpendiculairement à un champ magnétique, la force de Lorentz pousse les porteurs de charge d'un côté, créant une tension transversale. Cette tension Hall (V) est directement proportionnelle à l'intensité du champ magnétique (B) et au courant (I), et inversement proportionnelle à la densité des porteurs de charge (n) et à l'épaisseur du conducteur (d). La relation s'exprime comme suit :
V = (I B)/(n e d)
où e est la charge élémentaire.
Le cœur d’un gaussmètre est sa sonde Hall. Les sondes sont disponibles dans des configurations plates et axiales :les sondes plates excellent dans la détection des champs transversaux, tandis que les sondes axiales sont conçues pour les champs alignés avec l'axe de la sonde, comme ceux à l'intérieur d'un solénoïde. Les sondes à petit champ étant délicates, nombre d'entre elles sont recouvertes de laiton ou d'autres matériaux de protection.
Pendant le fonctionnement, le compteur envoie un courant de test contrôlé à travers la sonde. La tension Hall résultante est amplifiée et convertie en une lecture numérique de la densité de flux magnétique. Étant donné que de nombreux champs magnétiques fluctuent dans le temps, de nombreux compteurs offrent des fonctionnalités permettant de verrouiller l'affichage à une valeur sélectionnée, de capturer et de stocker plusieurs lectures ou d'enregistrer automatiquement uniquement la valeur maximale. Les modèles avancés font la différence entre les champs CC et CA, en calculant la valeur efficace (RMS) pour les signaux CA.
Les gaussmètres sont d'une valeur inestimable pour les électriciens et les ingénieurs qui diagnostiquent les problèmes de câblage :les testeurs de tension sans contact, par exemple, s'appuient sur le même principe. Ils sont également utilisés pour évaluer l’environnement magnétique des lignes électriques, des appareils électroménagers ou des équipements industriels. Bien que les effets sur la santé d'une exposition à long terme à des champs magnétiques puissants restent un sujet de recherche en cours, les gaussmètres permettent aux professionnels de surveiller et de réguler les niveaux de champs magnétiques dans les environnements résidentiels et commerciaux.