Une spire conductrice parcourue par un courant continu créé un champ magnétique et se comporte comme un aimant Elle est polarisée magnétiquement et poss`
Previous PDF | Next PDF |
[PDF] Champ magnétique
Elle est orientée dans le sens du vecteur champ c'est à dire du pôle nord vers le pôle sud, à l'extérieur de l'aimant Les lignes de champ magnétique se ferment
[PDF] Champ magnétique créé par un courant
Si on inverse le sens du courant dans le fil on constate que l'aiguille aimantée dévie en sens inverse : le vecteur champ magnétique dépend du sens du courant
[PDF] Electromagnétisme Chapitre 1 : Champ magnétique
Au voisinage d'un aimant permanent (aimant droit, aimant en U), d'un électroaimant, d'un fil parcouru par le courant, de la Terre c) Définition du vecteur champ
[PDF] CHAMP MAGNETIQUE TERRESTRE
8 mar 2009 · Le champ magnétique terrestre d'un lieu est caractérisé par un vecteur champ magnétique о B ayant pour direction et sens ceux de l'axe SN
[PDF] Champ et potentiel-vecteur magnétostatiques - physique-univfr
Une spire conductrice parcourue par un courant continu créé un champ magnétique et se comporte comme un aimant Elle est polarisée magnétiquement et poss`
[PDF] Le champ magnetique
Champ magnétique 2 III Description d'un champ magnétique a) Le vecteur champ magnétique On représente en un point M de l'espace le champ magnétique
[PDF] Chapitre I- Le champ magnétique
Du fait du produit vectoriel, le champ magnétique est ce qu'on appelle un pseudo -vecteur (voir plus bas) Quelques ordres de grandeur : • Un aimant courant B
[PDF] (Orléans_1S_Comprendre_Champ magnétique) - Académie d
Le champ vectoriel est orienté O n le modélise alors par un vecteur de longueur proportionnelle à sa valeur O n peut dessiner des lignes de champ : courbes
[PDF] Champ magnétique I Introduction - Physique PCSI1
Le vecteur M est orienté Sud-Nord Exemples : – le moment dipolaire d'une spire de rayon 5 cm parcourue par un courant d'intensité égale à 1A
[PDF] cours champ magnétique terminale s
[PDF] cours champ magnétique terminale s pdf
[PDF] champ magnétique bobine formule
[PDF] champ magnétique spire
[PDF] champ magnétique bobine plate
[PDF] champ magnétique crée par un solénoide exercice corrigé
[PDF] champ magnétique crée par un solénoide
[PDF] champ magnétique bobine courant alternatif
[PDF] champ magnétique bobine aimant
[PDF] expansion océanique 1s
[PDF] tp expansion océanique 1ère s
[PDF] magnetostatique exercice corrigé
[PDF] champ magnétique crée par un solénoide infini
[PDF] formule champ magnétique bobine
![[PDF] Champ et potentiel-vecteur magnétostatiques - physique-univfr [PDF] Champ et potentiel-vecteur magnétostatiques - physique-univfr](https://pdfprof.com/Listes/17/28723-17Electromag-c7-site.pdf.pdf.jpg)
Chapitre 7
Champ et potentiel-vecteur
7.1 Introduction
lors qu'un tel champ puisse ^etre produit par un courant de charges dans un conducteur, mais ²Entre deux aimants; on se rappellera qu'unp^ole Nordet unp^ole Suds'attirent et que deux²Entre deux courants.2
1 153de cet aimant
3(¯gure 7.1).
Figure 7.1
enfonce avec sa main droite un tire-bouchon ou une vis avec un tournevis (¯gure 7.2).Figure 7.2
F=q¡!v^¡!B
(7.1) 3 diculaire au champ prend un mouvement circulaire uniforme avec un rayon proportionnel µa la compense exactement la force de Lorentz. On a alorsE=¡¡!v^¡!B(7.2)
potentielV+¡V¡, ici positive, ditetension de Hall. La mesure de cette tension permet notam- 5. On I e SS EFigure 7.3
connue ¡!|(M). Il s'agira principalement de courants circulant dans des conducteurs, mais les7.2 Loi de Biot et Savart
4 courant passant µa traversdSest simplement6 dI=J(P)dS(7.3) dI¡!d`=¡!J(P)dSd`=¡!J(P)d¿
(7.4) oµu : ¡!d`est de longueurd`et a m^eme orientation que¡!J(P); d l d SFigure 7.4
D'aprµes laloi de Biot et Savart, le circuit entier produit en un pointMquelconque le champB(M) =¹0
4¼Z
V¡!
J(P)^¡!PM
PM3d¿
(7.5) M P d ld B JFigure 7.5
7 60= 4¼10¡7S:I:(7.6)
de courant est (¯gure 7.5) d¡!B(P;M) =¹0
4¼¡!
J(P)^¡!PM
PM3d¿(7.7)
Si l'une des deux dimensions transversales du circuit est trµes petite devant toutes les autres lon-
8. Envisageons
que le produit J s(P) =² J(P) (7.8) Jd L d l d S d SFigure 7.6
J d¿=¡!J
s(P)dLd`=¡!J s(P)d§ (7.9) en un pointMs'exprime naturellement commeB(M) =¹0
4¼Z
J s(P)^¡!PM PM3d§
(7.10)J(P)d¿=I¡!d`(P)
(7.11) 8On dit aussinappe de courant.
pointMpar un tel circuit prend la formeB(M) =¹0
4¼Z
CI¡!d`(P)^¡!PM
PM 3 (7.12) PM d BFigure 7.7
l'examen des dimensions des grandeurs²0et¹0. On sait d'une part que les produitsQEetQvB sont homogµenes µa une force10. On a donc, du point de vue dimensionnel
[E] = [vB] (7.13) et comme [E] = [Q0L2];[B] = [¹0I
L ];[I] = [Q T ] (7.14) il vient 1 1 p0¹0= 3 108m=s =c(7.16)
oµucest la vitesse de la lumiµere dans le vide... 10Pour le dernier, voir la force de Lorentz.
La loi de Biot et Savart fait intervenir le produit vectoriel des deux vecteurs polaires¡!Jet¡!PM
+1. U0x(M0) =Ux(M); U0y(M0) =¡Uy(M); U0z(M0) =Uz(M) (7.17)
et de m^eme pour les composantes de¡!V. Comme
W x=UyVz¡UzVy; Wy=UzVx¡Uxvz; Wz=UxVy¡UyVx(7.18) on obtient W0x(M0) =¡Wx(M); W0y(M0) =Wy(M); W0z(M0) =¡Wz(M) (7.19)
voit que¡!B(M0)¸
¡!B(M)¸
¡!B(M0)¸
¡!B(M)¸
(7.20) M¡!B(M)¸
= 0 (7.21)Autrement dit,
est perpendiculaire µa ce plan.J! ¡¡!J=)¡!B! ¡¡!B(7.22)
·¡!B(M00)¸
¡!B(M)¸
¡!B(M0)¸
¡!B(M)¸
(7.23) M¡!B(M)¸
= 0 (7.24) Comme premier exemple d'application de la loi de Biot et Savart, nous considµererons un ¯l Il est manifeste que, quel que soit le pointMoµu l'on veut calculer le champ, le plan contenant le ¯l et le pointMest unP+. Le champ enMest donc orthoradial. Il est tout aussi manifesteque l'on dispose ici d'une invariance par rotation autour du ¯l et d'une invariance par translation
alors le plan contenant le ¯l et le pointMcomme planxOzet pour origineOla projection deMsur le ¯l (¯gure 7.8). La composante du champ s'identi¯e alors µa celle parallµelement µaOy. Avec
¡!d`=dz¡!ezet¡!ez^¡!PM=¡!ey½, la formule de Biot et Savart donne iciz'z IOP M razBFigure 7.8
B(M) =¹0I½
4¼¡!eyZ
+1¡1dz
PM3(7.25)
Il vient
dz PM3=d®cos®
2L'angle®variant entre 0 et¼=2, on a donc
BÁ(½)´By(M) = 2¹0I
4¼½Z
¼=2
0 cos® d®=¹0I2¼½(7.26)
z0Oz), l'orientation du champ sur ces lignes est conforme µa la rµegle du tire-bouchon de Maxwell.
12: z I B z'Figure 7.9
La circulation de
¡!Ble long d'une ligne de champ vaut
Z 2¼ 0 BÁ(½)½dÁ=¹0I
(7.27)Le calcul de la divergence du champ
¡!Bsera fait dans le cas d'une distribution volumique de divM¡!B(M) =¹0
4¼Z
V div M0 @¡!J(P)^¡!PM PM 31A d¿(7.28) 11 div M0 @¡!J(P)^¡!PM PM 31
A =¡!PM PM PM
3(7.29)
Mais, d'une part,
part, on sait que le vecteur div¡!B= 0
(7.30) div¡!E=½
014, le fait que le
existe au moins un champ de vecteurs¡!Atel queB=¡!rot¡!A
(7.31)Ce nouveau champ de vecteurs
possible comme suit. Puisque PM PM3=¡¡!gradM1
PM (7.32) la relation 13 rotM¡!J(P) PM =1 PM PM¡!J(P)^¡!gradM1
PM =¡!J(P)^¡!PM PM3(7.33)
04¼¡!rotMZ
V¡!
J(P) PM d¿´¡!B(M) (7.34) Une expressionpossibledu potentiel vecteur est doncA(M) =¹0
4¼Z
V¡!
J(P) PM d¿ (7.35) |µa des nappes de courant :A(M) =¹0
4¼Z
J s(P) PM d§ (7.36) |ou µa des circuits ¯liformes :A(M) =¹0
4¼Z
CI¡!d`(P)
PM (7.37)Cependant, ces derniµeres expressions peuvent ^etre divergentes si l'on considµere des circuits d'ex-
de la relation champ - potentiel vecteur (7.31). ¡!Aest un potentiel vecteur possible, le vecteurA0=¡!A+¡!gradF(7.38)
oµuFest un champ scalaire arbitraire, convient aussi, puisque le rotationnel d'un gradient est On peut vouloir se limiter µa une certaine classe de potentiels vecteurs en leur imposant une contrainte. On dit alors que l'on fait unchoix de jauge. Dans lajauge de Coulomb, on impose la condition div¡!A= 0
(7.39)Insistons sur le fait que (7.39) ne constitue en aucun cas une loi fondamentale : le choix de jauge est
complµetement libre. On note que m^eme dans le cadre de la jauge de Coulomb, le potentiel vecteur premier par un gradient et lui imposant la m^eme jauge, on obtient divA0= div¡!A+div¡!gradF= ¢F= 0 (7.40)
A(M) =¹0
4¼Z
V¡!
J(P) PM d¿ divM¡!A(M) =¹0
4¼Z
V divM¡!J(P)
PM d¿(7.41) Mais divM¡!J(P)
PM´¡!J(P)¢¡!gradM1
PM (7.42) gradM1 PM =¡¡!gradP1 PM de sorte queJ(P)¢¡!gradP1
PM´divP¡!J(P)
PM ¡1 PM divP¡!J(P) (7.43) (div divM¡!A(M) =¹0
4¼Z
V divP¡!J(P)
PM d¿=¹04¼Z
S¡!
J(P)¢¡!dS
PM (7.44) tangent en chaque point et est donc perpendiculaire au¡!dScorrespondant. Par suite, le °ux au second membre est nul et l'on a bien divM¡!A(M) = 0 (7.45)
A(M) =¹0
4¼Z
V¡!
J(P) PM d¿ est lui aussi de nature polaire. Nous imposerons donc aux potentiels vecteurs admissibles d'^etre complµetement de nature polaire. le potentiel vecteur en un point quelconque duP+est contenu dans ce plan; si la distribution possµede unP¡, en chaque point de ce plan le potentiel vecteur lui est perpendiculaire. °ux de son rotationnel¡!Bµa travers une surface quelconque § s'appuyant sur le contour : ZC¡!A¢¡!d`=Z Z
§¡!B¢¡!d§ (7.46)
teur in¯ni.potentiel vecteur n'a qu'une seule composante parallµelement au ¯l, soitAz. Compte-tenu du fait
que seule la composanteBÁest non nulle, l'application de la relation champ-potentiel vecteur @A z = 0;@Az =¡BÁ=¡¹0I2¼½(7.47)
seconde relation conduit µa A z(½;z) =¡¹0I2¼ln½+f(z) (7.48)
oµuf(z) est une fonctionarbitrairedez. Or, cette fonction de la seule variablezpeut toujours comme la composante suivant l'axe deszdu gradient de cette fonctionF. On constate bien ici div¡!A´@Az
@z =f0(z) = 0 (7.49) par exemple,Az= 0 pour½=½0. D'oµu l'expression A z(½) =¡¹0I2¼lnµ½
(7.50) au ¯l. A z=¹0I4¼Z
L¡Ldz
PM =¹0I2¼Z
L 0dz p z2+½2=¹0I
2¼lnÃ
L+p L2+½2
(7.51) En faisant tendreLvers l'in¯ni, on trouve alors A z=¡¹0I2¼ln½+K(7.52)
oµuKest une constante, ici in¯nie. Cependant, le fait de rajouter une constante au potentielvecteur : ses lignes de champ, qui sont ici des droites parallµeles au ¯l, suivent peu ou prou les
Si l'on compare l'expression
A(M) =¹0
4¼Z
V¡!
J(P) PM d¿ du potentiel vecteur µa celleV(M) =1
4¼²0Z
V½(P)
PM d¿potentiel sont similaires, en mettant µa part le fait que la premiµere est plut^ot de nature vectorielle.