Chapitre 2 :Calcul de champs magnétiques
Cylindre de longueur L rayon R sur lequel on réalise un enroulement serré de N tours de fil parcouru par un courant I. Cet enroulement équivaut à N spires
Chapitre I- Le champ magnétique
Dans le cas particulier d'un circuit filiforme fermé parcouru par un courant permanent I
Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
magnétique. Une particule de charge q mobile de vitesse v
Formulaire de magnétostatique et Induction 1 Champ
Théor`eme de Maxwell : Quand le champ magnétique est statique le travail fait par la force de Laplace
Magnétisme - Electromagnétisme
Le courant électrique produit un champ magnétique et exerce une force sur un aimant. 1829 H.C. Oersted (1777-1851 Copenhague).
Chapitre 4.9 – Le champ magnétique généré par un solénoïde
infinitésimal de spires dxn. dN = . On pourra remplacer dans notre formule précédente le N par dN : Champ magnétique infinitésimal :.
Cours de Magnétostatique
Champ créé par un circuit électrique (formule de Biot et Savart) d. Propriétés de symétrie du champ magnétique. 3. Calcul du champ dans quelques cas simples.
CHAPITRE I Champs Magnétiques
Soit une bobine de longueur l comprenant N spires parcourues par un courant d'intensité I. La mesure du champ magnétique pour différentes valeur de.
ANNALES SCIENCES PHYSIQUES Terminale D
Le champ magnétique crée à l'intérieur d'un solénoïde long traversé par un courant d'intensité La capacité d'un condensateur est donnée par la formule.
Chapitre 8: Transformateurs
autre se fait par l'effet d'un champ magnétique. Le couplage magnétique entre le primaire et le secondaire est parfait ; tout le flux. Gabriel Cormier.
[PDF] Chapitre 2 :Calcul de champs magnétiques
Chapitre 2 : Calcul de champs magnétiques Magnétostatique Page 1 sur 7 I Loi de Biot et Savart A) Enoncé (C) : circuit filiforme orienté
[PDF] Chapitre I- Le champ magnétique
La formule de Biot et Savart (1820) a été établie expérimentalement et fournit un lien explicite entre le champ magnétique et le courant Mais ce n'est que plus
[PDF] Cours de Magnétostatique
La formule de Biot et Savart (1820) a été établie expérimentalement et fournit un lien explicite entre le champ magnétique et le courant Mais ce n'est que plus
[PDF] Le champ magnétique - Unisciel
Le but de ce chapitre est d'étudier les champs magnétiques créés par des conducteurs parcourus par des courants Ces courants peuvent être volumiques
[PDF] LE CHAMP MAGNÉTIQUE
Différences : 1) On peut isoler une charge électrique ( + ou -) mais pas un pôle magnétique Ils se présentent toujours par paires 2) Le champ magnétique est
[PDF] Le champ magnétique créé par un courant 1biof/PC - AlloSchool
1 Un champ magnétique se produit lorsque des charges électriques sont en mouvement Autrement dit seule l'électricité dynamique peut engendres un champ
[PDF] Formulaire de magnétostatique et Induction 1 Champ
L'induction s'applique `a des circuits en mouve- ment et/ou des champs magnétiques qui varient dans le temps Loi de Faraday : la force électromotrice e
[PDF] Le champ magnétique généré par une boucle de courant - Physique
Page 1 Note de cours rédigée par : Simon Vézina Chapitre 4 8 – Le champ magnétique généré par une boucle de courant Champ d'une spire
[PDF] Electromagnétisme B Equations de Maxwell: ondes électrostatique
Il proposa un ensemble d'équations présentées la première fois à la Royal Society en 1864 qui décrivent le champ électrique et le champ magnétique ainsi que
[PDF] Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique
F = q (E + v ? B) Permet de définir la nature du champ électrique E et du champ magnétique B par leur action sur une charge q q
Quelle est la formule du champ magnétique ?
Le champ magnétique est défini par la relation F ? m = q v ? ? B ? qui fait intervenir un produit vectoriel. Ainsi dépend donc d'une convention d'orientation de l'espace : c'est un pseudo-vecteur.Comment calculer le champ magnétique résultant ?
Le champ magnétique résultant s'obtient donc en intégrant l'expression précédente, le point P parcourant tout le circuit : B ? ( M ) = ? d B ? = K ? circuit I d ? ? ? u ? r 2 le symbole ? signifiant que l'intégration s'effectue le long du circuit fermé.Comment calculer le champ magnétique d'un aimant ?
Calcul du champ magnétique. Le calcul direct de l'excitation magnétique consiste, pour chaque face des aimants, à calculer l'intégrale . Il faut calculer l'intégrale pour chaque face (2 faces pour un aimant, 4 faces pour deux aimants) et sommer les champs obtenus pour obtenir le champ complet.- Lorsqu'il s'agit d'une bobine composée de plusieurs spires de même rayon, l'intensité du champ magnétique est donnée par l'équation = 2 , ? où est le courant dans chaque spire, est le rayon des spires, est le nombre de spires, et ? est la perméabilité magnétique du vide ayant pour valeur 4 × 1 0 ?
![Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique Electromagnétisme A Particule chargée dans un champ électrique](https://pdfprof.com/Listes/17/28739-17ELMAdias.pdf.pdf.jpg)
Electromagnétisme A
Particule chargée dans un champ électrique et dans un champ magnétiqueSommaire
Force de Lorentz
Travail, puissance de la force de Lorentz et énergie mécaniqueApplication: le canon à électrons
Equations horaires du mouvement d"une charge dans un champ électrique constant Applications: écran cathodique, expérience de Millikan de quantification de la charge Particule chargée dans un champ magnétique: pulsation et rayon de giration Applications: effet miroir, séparation isotopique, chambre à bulles, cyclotron, synchrotron Equations horaires du mouvement d"une charge dans un champ magnétique constantApplication: guidage des particules en mouvement
Oscillateur harmonique dans un champ magnétique: effet Zeeman Oscillateur harmonique excité par une onde électromagnétique: profil d"amortissement en fréquence, raies spectrales I - Force de Lorentz subie par une charge dans un champ électrique et dans un champ magnétique Une particule de charge q mobile, de vitesse v, plongée dans un champ électrique Eet dans unchamp magnétique B, subit la force de Lorentz:F= q (E+ vLB)Permet de définir la nature du champ électrique Eet du champ magnétique Bpar leur action sur
une charge q q E= force électrique , colinéaire au champ électrique (opposée ou même sens selon signe de q). q vLB= force magnétique , orthogonale à la fois à la vitesse vet au champ magnétique B.Rappel sur le produit vectoriel:
||vLB|| = v B |sin(v,B)|Si v= 0ou si v// B, pas de force magnétiqueUnités: Fen N, Een V/m; Ben T; q en C; ven m/s.
Rappel: charge élémentaire
e = 1.6 10 -19C; proton: charge +e, électron: charge -e.
Dans tout le cours, les vecteurssont en caractères gras vLBorthogonal au plan (v, B) Règle de la main droitevers vous opposé II - Travail de la force de Lorentz et énergie mécanique Le travail élémentaire d"une force Fappliquée en M est le produit scalaire dW= F.dOM(unité: Joule) oùdOMest un déplacement élémentaire La puissance de la force Fest P= dW/dt = F.v avec v= dOM/dt (vecteur vitesse)F.v= q (E+ vLB).v
comme(vLB).vest un produit mixte nul (vorthogonal àvLB), alors La force magnétique ne travaille pas; seule la force électrique travailleLa puissance de la force de Lorentz est
P= q E.v
(unité: W) vB vLB Bv vLB pouceindex majeurpouce index majeur Si m désigne la masse de la particule, le PFD implique: m dv/dt = q E+ q (vLB) Effectuons le produit scalaire avec v: d(½ m v²)/dt = q E.vSi Edérive du potentiel électrostatique V
(unité: Volt), on a E= -grad(V) or dV= grad(V).dOM (par définition) d"où dV/dt = -E.vDonc la quantité E
m= ½ m v² + q V est conservéeC"est l"énergie mécanique
de la particule chargée. E c= ½ m v²est l"énergie cinétique et E p= q V est l"énergie potentielle (unité: Joule).Remarque: en présence de frottements, E
mn"est plus conservée et diminue.Application: le canon à électrons (accélération)Métal chauffé(cathode temp T) potentiel
V = 0Vitesse
d"émission thermique desélectrons
v0Émission
d"électronsPotentiel
V > 0Vitesse des
électrons
v à déterminer½ mv² - e V = ½ mv
0² + 0 = constante
Comme v0<< v v = (2 e V / m) 1/2V = 10 000 V
v = 0.2 C½ mv
0² = 3/2 k T (k constante de Boltzman) v
0= (3 k T / m)
1/2T = 1000 K v
0= 0.0007 C
v0<< CAccélération
E III - Mouvement d"une particule chargée dans un champ électrique constantLa particule de charge q et de masse m est soumise à la seule force électrique F= q E, oùEest
invariable dans l"espace et dans le tempsLe PFD s"écrit:
m d²OM/dt² = m dv/dt = F= q EL"accélération est
q E / m ce qui s"intègre vectoriellement et donne les équations horaires v(t) = dOM/dt = (q E / m) t+ v 0 oùv0est la vitesse initiale
de la charge.OM(t) = (½ q E / m) t²+ v
0t + OM
0 où M0est la position initiale
de la charge. Conclusion: le champ électrique accélère ou ralentit une charge dans son mouvement (dépend du sens de la force q Epar rapport àv 0) v0F = qE
mouvement accéléréF = qE
mouvement ralenti Exemple:la charge a pour coordonnées [x(t), y(t)] et pour vitesse [v x(t), v y(t)] dans le repère (xOy); en t=0, elle est au point O et possède la vitesse initiale v 0[v0cos(α), v
0 sin(α)]
vx(t) = v0cos(α) mouvement à vitesse constante
selon Ox v y(t) = (q E /m) t + v0 sin(α) mouvement accéléré ou ralenti
selon Oy x(t) = v0cos(α) t
y(t) = (½ q E / m) t² + v0sin(α) t
équation de la trajectoire:
y = (½ q E / m) (x / v0 cos(α))² + x tan(α)
Il s"agit d"une parabole. Si α= 0 (Eorthogonal àv0), y = (½ q E / m v
0² ) x²
Application1 : oscilloscope à écran cathodiqueEest créé par des plaques parallèles
distantes de d, de longueur l et de différence de potentiel U x = (½ q E x/ m v0²) l² où E
x= U x/d y = (½ q E y/ m v0²) l² où E
y= U y/d x, y proportionnels àU x, U yCi contre: variété de courbes de
Lissajous obtenues en appliquant
aux plaques de déflexion x et y les tension U x= cos(p t)Uy=sin(q t)
Pour p, q entiers (p = q donne un
cercle)Plaques de déflexion
E x E yl l Application 2: expérience de Millikan sur la quantification de la charge mgq E V>0 EV=0Goutte sphérique d"huile
rayon r, densitér charge q < 0 -6phr vPFD: m dv/dt = (4/3pr
3r) g - 6phr v +q E = 0 à l"équilibre poids force de frottement force électriqueE = -Ee
z6phr v = (4/3 pr
3 r) g + q E
v z= -(1/6phr ) (4/3 pr3 rg+ q E)
1)E = V/d = 0
la mesure de v zdonne le rayon r de la goutte2) On fixe E = V/d tel que
vz= 0 q = - 4/3 pr3 rg / E
Résultat: on trouve statistiquement que la charge q est multiple d"une même quantité, la charge de l"électron - e = - 1.6 10 -19 C v d liquide visqueux z IV - Mouvement d"une particule chargée dans un champ magnétique; pulsation gyromagnétique et rayon de girationLe PFD s"écrit:
m dv/dt = q vLB Le produit scalaire avec vdonne d(½ m v²) /dt = 0.L"énergie cinétique de la particule est constante. La norme ||v|| du vecteur vitesse est invariable.Supposons Binvariable dans le temps.
Considérons dérivée du produit scalaire v.Bpar rapport au temps: d(v.B)/dt = dv/dt . B= q/m (vLB) . B = 0 puisque vLB etB sont orthogonaux. On en déduit que le produit scalaire v.Best invariable dans le temps .v B vLB orthogonal au plan(v, B)Posons:
v = v //+ v v//dans la direction du champ magnétique v┴dans le plan orthogonal au champ Conséquence pour un champ magnétique uniforme et constant v//B = constante v// = constante v² = v //² + v ┴² = constante v┴= constante Si v //= 0 alors m v ┴²/ R = q v ┴B v ┴= ΩRLe mouvement est plan et circulaire
de rayon de courbureR = |v
La quantitéΩ=|q B / m| porte le nom de pulsation gyromagnétiqueC"est une vitesse angulaire
(unité: rd/s) de rotation dans un plan orthogonal au champ B. Si v //est non nulLe mouvement est une hélice de rayon R
dont l"axe est la direction du champ magnétique; son pas est h = v //T = v //(2π/Ω); la vitesse de dérive sur l"axe de l"hélice est v Conclusion: les charges sont déviées et guidées par un champ magnétique. L"énergie cinétique de la particule ne varie pas. B v// v┴hApplications: 1 - le phénomène de piégeage de charges par miroir magnétique dans la couronne solaire
A la surface du Soleil, le phénomène de miroir magnétique se produit lorsqu"une particule chargée se déplace d"une zone de champ magnétique B faible (sommet d"une arche magnétique) vers ses pieds d"ancrage où B est fort . La vitesse de dérive v //, maximale au sommet de l"arche, diminue vers ses pieds, peut s"annuler et s"inverser.2 - séparation isotopique
par un champ magnétiquePour q, B, v
0donnée,
R proportionnel à la masse m
(les isotopes diffèrent par le nombre de neutrons) m 1 m 2B faible
B fortB v// = cte
R = m |v
0/ q B|
B fort
3 - la chambre à bulles en physique des particulesPFD: m dv/dt = q (vLB) - k v
Vitesse initialev
0selon Oy
Trajectoire incurvée en présence
de champ magnétiqueMouvement freiné par le fluide,
frottement - k v avec formation de bulles sur la trajectoire par vaporisation (la puissance dissipée - k v² provoque le changement d'état)Mesure de la vitesse initiale v
0 et de la charge q q fort ou m faible (électrons)q faible ou m fort (noyaux)v0 Ω=|q B / m| (B donné) fluideChambre de Wilson du
laboratoire Leprince Ringuet des rayons cosmiques (gerbes de particules secondaires issues de collisions entre particules galactiques et l"atmosphère).Col du Midi à 3600 m d"altitude
(massif du Mont Blanc) Ω=|q B / m|les trajectoires sont d"autant plus incurvées que la masse m est petite et la charge q grande à B donné4 - cyclotron/synchrotron: accélérateur de particules
Accélération
par un champélectrique
Déviation
par un champ magnétique½ m v
n+1²- ½ m v
n²= q DVZone de déviation par
champ magnétiqueCyclotron
B constant
Ω=q B / m constant R n= v n/ΩaugmenteSynchrotron
R = v n/Ω nconstant n= v n/R augmente B n= Ω n (m/q) augmenteZone d"accélération
par champ électrique (tension DV) vnaugmente V - Mouvement d"une particule chargée dans un champ magnétique uniforme; équation horaire Particule de charge q et de masse m à l"origine O du repère, et de vitesse initiale v0 contenue dans le plan
(yOz), de coordonnées (0, v0cosα, v
0sinα). En t, la
particule est en M ( x(t), y (t), z(t) ). Le principe fondamental de la dynamique s"écrit: m dv/dt = q vLB, équation que l"on projette sur les 3 axes.Selon Ox: m d²x/dt² = q B dy/dt (1)
Selon Oy: m d²y/dt² = - q B dx/dt (2)
Selon Oz: m d²z/dt² = 0 (3)
(3) donne la vitesse et le mouvement selon Oz: dz/dt= v0sinα= constante, et z(t) = v
0sinαt
Le mouvement se fait à vitesse constante
(v0 sinα ) dans la direction du champ magnétique dx/dt = v0cosαsin(ωt)
dy/dt = v0cosαcos(ωt) Les deux premières équations donnent la vitesse et le mouvement dans le plan xOy:
ω= q B / m est la pulsation gyromagnétique Dans le plan orthogonal au champ magnétique, la vitesse est constante (v0 cosα x(t) = v0cosα(1 - cos(ωt)) / ω
y(t) = v0cosαsin(ωt) / ω équation de la trajectoire dans le plan xOy: (x - v0cosα/ ω)² + y² = (v
0cosα/ ω)²
C"est un cercle
de rayon R = v0cosα/ ωet centre (v
0 cosα/ ω, 0)
La trajectoire dans l"espace est une hélice de pas h dont l"axe est parallèle au champ magnétique , de vitesse de dérive constante v0 sinα , et de rayon R de giration constant h / R = 2πtan(α) et ||v|| = v0= constante
Axe q>0Axe q<0
x yz r6q quotesdbs_dbs28.pdfusesText_34[PDF] theoreme d'ampere solenoide
[PDF] champ magnétique tore
[PDF] champ magnétique solénoide fini
[PDF] champ magnétique crée par un solénoide tp
[PDF] caractéristiques du champ magnétique terrestre
[PDF] calculer la valeur de la composante horizontale du champ magnétique terrestre
[PDF] inclinaison du champ magnétique terrestre exercice
[PDF] calcul du champ magnetique terrestre
[PDF] champ magnétique terrestre cours 1ere s
[PDF] composante horizontale champ magnétique terrestre
[PDF] origine du champ magnétique terrestre pdf
[PDF] particule chargée dans un champ magnétique uniforme
[PDF] exercice mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme
[PDF] mouvement d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme mpsi