Chapitre 4.2a – Trajectoire dune particule dans un champ magnétique
Ceci permet de mesurer indirectement la masse et la charge des particules ayant effectuées des trajectoires courbes ou circulaires. Puisque les particules
Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
Une particule de charge q mobile de vitesse v
Chapitre 6 :M ouvement dune particule chargée dans un champ
Ainsi le champ magnétique ne peut non seulement pas mettre en mouvement la particule
Chapitre 15 Particules chargées dans des champs électrique et
champ magnétique orthogonal décrit une trajectoire circulaire dans le plan formé par le champ et la vitesse initiale. Si on double l'intensité du champ le ...
TSI Physique I
1). Quelle est la trajectoire de la particule chargée ? Expliquer pourquoi elle Partie IV - Piégeage des particules chargées par le champ magnétique terrestre.
A5: Mouvement dune particule chargée dans un champ magnétique
Le rayon de la trajectoire augmente avec la masse. On arrive ainsi à recueillir sur le détecteur des particules de même masse ; la position du détecteur permet
Particules chargées dans un champ magnétique : effets quantiques
Le champ magnétique modifie-t-il les trajectoires classiques C1 et C2 utilisées pour le calcul de la différence de marche ? L'exercice préliminaire a montré que
Mouvement dune particule chargée dans un champ électrique et/ou
Déviation de la trajectoire de la particule : Si tvx vv dt dv x x. 0. 0. 0 md. qUt v ▫ Création d'un champ magnétique. ▫ Force de Lorentz. ▫ Energie d'une ...
Le champ magnétique en astrophysique
08/08/2003 Cet effet est utilisé couramment en physique des particules dès qu'il s'agit de dévier la trajectoire des particules chargées (cyclotron ...
Particule chargée dans un champ magnétique avec frottement
Montrer que la trajectoire est plane et préciser le plan du mouvement. 3. On introduit la variable complexe u=x+ iy . Établir l'équation différentielle reliant.
Chapitre 4.2a – Trajectoire dune particule dans un champ magnétique
la vitesse est entièrement perpendiculaire au champ magnétique (Bv Le rayon de la trajectoire circulaire d'une particule chargée.
Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
Particule chargée dans un champ magnétique: pulsation et rayon de giration équation de la trajectoire: y = (½ q E / m) (x / v. 0 cos(?))² + x tan(?).
Chapitre 6 :M ouvement dune particule chargée dans un champ
Ainsi le champ magnétique ne peut non seulement pas mettre en mouvement la particule
A5: Mouvement dune particule chargée dans un champ magnétique
Le rayon de la trajectoire augmente avec la masse. On arrive ainsi à recueillir sur le détecteur des particules de même masse ; la position du détecteur permet
Chapitre 15 Particules chargées dans des champs électrique et
Une particule chargée soumis à un champ magnétique ! à un champ magnétique orthogonal décrit une trajectoire circulaire dans le plan formé par le champ ...
Mouvement dune particule chargée dans un champ électrique et/ou
chaque volume élémentaire porte la charge La partie liée à la présence du champ magnétique ... Déviation de la trajectoire de la particule :.
MOUVEMENTS DE PARTICULES CHARGEES
DANS LES CHAMPS ELECTRIQUE ET MAGNETIQUE. I- Mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique uniforme. 1- Equation du mouvement.
Cours de Magnétostatique
Force magnétique sur une particule chargée a. La force de Lorentz b. Trajectoire d'une particule chargée en présence d'un champ.
Trajectoires bornées dune particule soumise à un champ
La trajectoire d'une particule chargée soumise à un champ magnétique est décrite par l'équation de Lorentz : mq == eq n B. Quand B est un.
Chapitre III- Actions et énergie magnétiques
première son champ magnétique sera non nul en 1 et il y aura une force F2 1/ non nulle… III.1.2- Trajectoire d'une particule chargée en présence d'un champ
[PDF] Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
Une particule de charge q mobile de vitesse v plongée dans un champ électrique E et dans un champ magnétique B subit la force de Lorentz: F = q (E + v ? B)
[PDF] Chapitre 42a – Trajectoire dune particule dans un champ magnétique
Ceci permet de mesurer indirectement la masse et la charge des particules ayant effectuées des trajectoires courbes ou circulaires Puisque les particules
[PDF] 04 Mouvement dune particule dans un champ magnétique
A5: Mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme a Force de Lorentz 1) Définition Une charge q qui se déplace avec une vitesse v
[PDF] Chapitre 6 :M ouvement dune particule chargée dans un champ
Ainsi le champ magnétique ne peut non seulement pas mettre en mouvement la particule mais il ne peut pas modifier le module de sa vitesse Remarque : Lorsque
[PDF] Mouvement dune particule chargée dans un champ électrique et/ou
? La partie liée à la présence du champ magnétique est perpendiculaire au champ et à la vitesse ? L'analyse dimensionnelle comparée des deux termes montre
[PDF] Chapitre 15 Particules chargées dans des champs électrique et
Dans ce chapitre nous allons étudier le comportement d'une particule chargée en mouvement dans un champ électrique uniforme ou un champ magnétique uniforme
[PDF] PARTICULE CHARGEE DANS UN CHAMP ELECTROMAGNETIQUE
SERIE D'EXERCICES N° 15 : MECANIQUE : PARTICULE CHARGEE DANS UN CHAMP ELECTROMAGNETIQUE Champ électromagnétique Exercice 1 : cyclotron de Lawrence
[PDF] Mouvements de particules chargées dans des champs électriques
Un champ magnétique ne modifie pas la norme de la vitesse mais seulement sa direction Page 3 3 2 – Mouvement circulaire : On considère une particule chargée
[PDF] mouvement dune particule chargée
un électron de 10keVdans le champ magnétique terrestre de B = 5 × 10?5T Un proton de vent solaire avecune vitesse de 300km/s B = 5 × 10?9T un ion He+ de
Quelle est l'influence d'un champ magnétique sur une particule chargée immobile ?
2) Le champ magnétique est toujours perpendiculaire au champ électrique. 3) Une charge électrique immobile dans un champ magnétique n'est pas influencée par ce dernier, alors que dans un champ électrique, elle est influencée. La charge se déplacera selon les lignes de champ électrique.Quelles equations differentielles permettent d etudier le mouvement d'une particule dans un champ électrique ?
F = q (E + v ? B)Comment calculer la déflexion magnétique ?
u = uo = E / B .- Pour accélérer les particules, on doit obligatoirement utiliser un champ électrique qui exerce sur les particules une force parallèle au champ. Si on oriente le champ parallèle au déplacement des particules, sa force sera alors accélératrice.
Université Joseph Fourier
DEUG Sma ... SP2-2
Cours de MagnétostatiqueJonathan Ferreira
Année universitaire 2001-2002
Plan du cours
I- Le champ magnétique
1. Introduction
a. Bref aperçu historique b. Nature des effets magnétiques2. Expressions du champ magnétique
a. Champ créé par une charge en mouvement b. Champ créé par un ensemble de charges en mouvement c. Champ créé par un circuit électrique (formule de Biot et Savart) d. Propriétés de symétrie du champ magnétique3. Calcul du champ dans quelques cas simples
a. Fil rectiligne infini b. Spire circulaire (sur laxe) c. Solénoïde infini (sur laxe)II- Lois Fondamentales de la magnétostatique
1. Flux du champ magnétique
a. Conservation du flux magnétique b. Lignes de champ et tubes de flux2. Circulation du champ magnétique
a. Circulation du champ autour dun fil infini b. Le théorème dAmpère c. Relations de continuité du champ magnétique d. Les trois façons de calculer le champ magnétique3. Le dipôle magnétique
a. Champ magnétique créé par une spire b. Le modèle du dipôle en physiqueIII- Actions et énergie magnétiques
1. Force magnétique sur une particule chargée
a. La force de Lorentz b. Trajectoire dune particule chargée en présence dun champ c. Distinction entre champ électrique et champ électrostatique2. Actions magnétiques sur un circuit fermé
a. La force de Laplace b. Définition légale de lAmpère c. Moment de la force magnétique exercée sur un circuit d. Exemple du dipôle magnétique e. Complément : force de Laplace et principe dAction et de Réaction3. Energie potentielle magnétique
a. Le théorème de Maxwell b. Energie potentielle dinteraction magnétique c. Expressions générales de la force et du couple magnétiques d. La règle du flux maximumIV- Induction électromagnétique
1. Les lois de linduction
a. Lapproche de Faraday b. La loi de Faraday c. La loi de Lenz2. Induction mutuelle et auto-induction
a. Induction mutuelle entre deux circuits fermés b. Auto-induction3. Régimes variables
a. Définition du régime quasi-statique b. Forces électromotrices induites c. Retour sur lénergie magnétique d. Bilan énergétique dun circuit électrique 1Chapitre I- Le champ magnétique
I.1- Introduction
I.1.1 Bref aperçu historique
Les aimants sont connus depuis lAntiquité, sous le nom de magnétite, pierre trouvée à
proximité de la ville de Magnesia (Turquie). Cest de cette pierre que provient le nom actuel de champ magnétique.Les chinois furent les premiers à utiliser les propriétés des aimants, il y a plus de 1000 ans,
pour faire des boussoles. Elles étaient constituées dune aiguille de magnétite posée sur de la
paille flottant sur de leau contenue dans une récipient gradué.Au XVIIIème siècle, Franklin découvre la nature électrique de la foudre (1752). Or, il y avait
déjà à cette époque de nombreux témoignages de marins attirant lattention sur des faits
étranges :
Les orages perturbent les boussoles
La foudre frappant un navire aimante tous les objets métalliques.Franklin en déduisit " la possibilité dune communauté de nature entre les phénomènes
électriques et magnétiques ».
Coulomb (1785) montre la décroissance en
1 2 rdes deux forces.Mais il faut attendre la fin du XIXème siècle pour quune théorie complète apparaisse, la
théorie de lélectromagnétisme. Tout commença avec lexpérience de Oersted en 1820. Il plaça un fil conducteur au dessusdune boussole et y fit passer un courant. En présence dun courant laiguille de la boussole
est effectivement déviée, prouvant sans ambiguïté un lien entre le courant électrique et le
champ magnétique. Par ailleurs, il observa : Si on inverse le sens du courant, la déviation change de sens. La force qui dévie laiguille est non radiale.Létude quantitative des interactions entre aimants et courants fut faite par les physiciens Biot
et Savart (1820). Ils mesurèrent la durée des oscillations dune aiguille aimantée en fonction
de sa distance à un courant rectiligne. Ils trouvèrent que la force agissant sur un pôle est
dirigée perpendiculairement à la direction reliant ce pôle au conducteur et quelle varie en
raison inverse de la distance. De ces expériences, Laplace déduisit ce quon appelleaujourdhui la loi de Biot et Savart. Une question qui sest ensuite immédiatement posée fut :
si un courant dévie un aimant, alors est-ce quun aimant peut faire dévier un courant ?Ceci fut effectivement prouvé par Davy en 1821 dans une expérience où il montra quun arc
électrique était dévié dans lentrefer dun gros aimant.Lélaboration de la théorie électromagnétique mit en jeu un grand nombre de physiciens de
renom : Oersted, Ampère, Arago, Faraday, Foucault, Henry, Lenz, Maxwell, Weber, Helmholtz, Hertz, Lorentz et bien dautres. Si elle débuta en 1820 avec Oersted, elle ne fut 2 mise en équations par Maxwell quen 1873 et ne trouva dexplication satisfaisante quen1905, dans le cadre de la théorie de la relativité dEinstein.
Dans ce cours de magnétostatique, nous traiterons dans les chapitres I à III de la question suivante : comment produire un champ magnétique à partir de courants permanents ? Nous naborderons que partiellement (chapitre IV) le problème inverse : comment produire de lélectricité à partir dun champ magnétique ?I.2.1- Nature des effets magnétiques
Jusquà présent nous navons abordé que des particules chargées immobiles, ou encore des
conducteurs (ensembles de particules) en équilibre. Que se passe-t-il lorsquon considère enfin le mouvement des particules ?Soient deux particules
q 1 et q 2 situées à un instant t aux points M 1 et M 2 . En labsence de mouvement, la particule q 1 créé au point M 2 un champ électrostatique EM 12 () et la particule q 2 subit une force dont lexpression est donnée par la loi de Coulomb FqEM12 2 1 2/
Qui dit force, dit modification de la quantité de mouvement de q 2 puisque Fdp dtp t 1222Autrement dit, la force électrostatique due à q 1 crée une modification p 2 pendant un temps t. Une force correspond en fait à un transfert dinformation (ici de q 1 vers q 2 ) pendant un court laps de temps. Or, rien ne peut se propager plus vite que la vitesse c de la lumière. Cette
vitesse étant grande mais finie, tout transfert dinformation dun point de lespace à un autre
prend nécessairement un temps fini. Ce temps pris par la propagation de linformation introduit donc un retard, comme nous allons le voir. On peut considérer lexemple ci-dessus comme se qui se passe effectivement dans le référentiel propre de q 1 . Dans un référentiel fixe, q 1 est animée dune vitesse v1. Quelle serait alors laction de q 1 sur une particule q 2 animée dune vitesse v2 ? q 1 v 1 v 2 r q 2 u 12 v 1dt c dt v 2dt E 1(t) E1(t-dt)
Soit dt le temps quil faut à linformation (le champ électrostatique créé par q 1 ) pour se propager de q 1 vers q 2 . Pendant ce temps, q 1 parcourt une distance vdt 1 et q 2 parcourt la distance vdt 2 . Autrement dit, lorsque q 2 ressent les effets électrostatiques dus à q 1 , ceux-ci ne sont plus radiaux : le champ Et dt 1 () " vu » par q 2 est dirigé vers lancienne position de q 1et dépend de la distance cdt et non pas de la distance r. On voit ici quil faut corriger la loi de
3 P q v M B(M)Coulomb qui nous aurait donné le champ Et
1 (), qui est faux (suppose propagation instantanée de linformation ie. une vitesse infinie). Les effets électriques ne peuvent se résumer au champ électrostatique. Cependant, lexpérience montre que la prise en compte de cette correction ne suffit pas à expliquer la trajectoire de q 2 : une force supplémentaire apparaît, dailleurs plus importante que cette correction ! La force totale exercée par q 1 sur q 2 sécrit en fait Fqq rcc 12120 22
4 uvvu 121
12 Dans cette expression (que lon admettra) on voit donc apparaître un deuxième terme qui dépend des vitesses des deux particules ainsi que la vitesse de propagation de la lumière. Ce
deuxième terme sinterprète comme la contribution dun champ magnétique créé par
q 1Autrement dit,
FqE vB
12 2 1 2 1/
la force magnétique est une correction en vc/() 2à la force de Coulomb. Nous reviendrons
plus tard (chapitre III) sur lexpression et les propriétés de la force magnétique. Cette
expression nest valable que pour des particules se déplaçant à des vitesses beaucoup plus
petites que celle de la lumière (approximation de la magnétostatique). Dernière remarque : cette expression dépend de la vitesse de la particule, ce qui implique que le champ magnétique dépend du référentiel (voir discussion chapitre III) !I.2- Expressions du champ magnétique
I.2.1- Champ magnétique créé par une charge en mouvementDaprès ci-dessus, le champ magnétique créé en un point M par une particule de charge q
située en un point P et animée dune vitesse v dans un référentiel galiléen estBMqv PM
PM()=µ
0 3 4Lunité du champ magnétique dans le système international est le Tesla (T). Une autre unité
appartenant au système CGS, le Gauss (G), est également très souvent utilisée :1 Gauss = 10 Tesla
-4Le facteur
0est la perméabilité du vide : il décrit la capacité du vide à " laisser passer » le
champ magnétique. Sa valeur dans le système dunités international MKSA est 07410H.m
-1 (H pour Henry) 4Remarques :
Cette valeur est exacte, directement liée à la définition de lAmpère (voir Chapitre III). Le
facteur 4 a été introduit pour simplifier les équations de Maxwell (cf Licence). Nous avons vus que les phénomènes électriques et magnétiques sont intimement reliés.
Les expériences de lépoque montrèrent que la vitesse de propagation était toujours la
même, à savoir c, la vitesse de la lumière. Cela signifiait quil y avait donc un lien secret
entre le magnétisme, lélectricité et la lumière, et plongeait les physiciens dans la plus
grande perplexité. On pose donc 002 1cce qui permet de définir la valeur de la permittivité du vide (caractéristique décrivant sa
capacité à affaiblir les forces électrostatiques) 09 10 36F.m -1 (F pour Farad) la valeur approchée provenant de notre connaissance approchée de la valeur de la vitesse de la lumière. Deux propriétés importantes du champ magnétique: De même que pour le champ électrostatique, le principe de superposition sapplique au
champ magnétique. Si on considère deux particules 1 et 2 alors le champ magnétique créé
en un point M quelconque de lespace sera la somme vectorielle des champs créés par chaque particule. Du fait du produit vectoriel, le champ magnétique est ce quon appelle un pseudo-vecteur (voir plus bas).Quelques ordres de grandeur :
Un aimant courant B10 mT
Un électroaimant ordinaire
B Tesla
Une bobine supraconductrice B20 Tesla
Une bobine résistive Bde 30 à Tesla1000 Champ magnétique interstellaire moyen :
quotesdbs_dbs35.pdfusesText_40[PDF] mouvement d'une particule chargée dans un champ électrique pdf
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