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Points essentiels Lexpérience dOersted; Le champ magnétique produit par une bobine Le champ magnétique produit par un solénoïde; La force magnétique sur.

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2 Points essentiels Lexpérience dOersted; Le champ magnétique produit par une bobine Le champ magnétique produit par un solénoïde; La force magnétique sur des charges en mouvement; Force magnétique et règle de la main droite; Force magnétique sur un fil de courant I; Moment de force; Force et moment de force sur une boucle de courant; Le moment magnétique.

3 Expérience dOersted Un courant électrique engendre un champ magnétique. Christian Oersted observa le premier ce phénomène. Si un courant I traverse un fil conducteur perpendiculaire à une table, la boussole détectera, dans le plan de la table un champ magnétique orienté tangentiellement aux circonférences concentriques autour du fil.

4 Des champs typiques: Surface de la terre10 -4 T Petit aimant T Imagerie par résonance mag.2-3 T Le champ magnétique se mesure en Tesla (T)

5 Champ magnétique produit par un long fil conducteur rectiligne r I Unité du champ magnétique le Tesla (T) où B est le champ magnétique en tesla, I est le courant en ampère, r est la distance en mètre et µ 0 est une constante de proportionnalité appelée la perméabilité magnétique et valant 10 –7 tesla/ampère.

6 Visualisation du champ magnétique Configuration de la limaille autour dun conducteur rectiligne

7 Règle de la main droite r

8 Pour un boucle de courant de rayon « R » x y z R I Si N tours Pour 1 tour de fil:

9 Visualisation du champ magnétique Champ magnétique entourant une boucle de courant circulaire

10 Champ magnétique produit par un solénoïde

11 Visualisation du champ magnétique

12 Pour quun particule chargée ressente une force magnétique: a) la charge doit être en mouvement b) la vitesse de la charge doit avoir une composante perpendiculaire à la direction du champ magnétique. La direction de la force est toujours perpendiculaire au vecteur vitesse et au champ magnétique B. La force magnétique

13 Force magnétique et règle de la main droite θ où θ est langle entre v et B

14 Force magnétique sur des charges en mouvement

15 Force magnétique sur un fil de courant I

16 Exemple Une section de fil de 10 cm est placée dans lentrefer dun aimant produisant un champ magnétique de 0,3 tesla vers le haut. Un courant de 2 ampères circule dans ce fil de gauche à droite. Quelle est la grandeur et lorientation de la force magnétique appliquée sur ce fil ? Solution La grandeur de la force magnétique est: F fil = I L B = (2,0 A)(0,10 m)(0,3 T) = 0,060 N. La règle de la main droite pour trouver lorientation de F: orienter le pouce (L)dans le sens du courant I, lindex dans le sens du champ B et le majeur donnera le sens de la force F.

17 Moment de Force

18 Force et moment de force sur une boucle de courant

19 Moment de force sur une boucle de courant (suite) µ = N I A est défini comme le moment magnétique de la boucle de courant. Son orientation est déterminé par la règle de la main droite En posant: On obtient: θ est alors égal à langle entre µ et B

20 Moment magnétique Lorsquune boucle de courant est placée dans un champ magnétique, elle tend toujours à pivoter de façon que son moment magnétique µ devienne parallèle au champ magnétique B extérieur.

21 Exemple Une bobine de rayon r = 4,0 cm comporte 12 enroulements et est plongée dans un champ magnétique vertical de 0,5 tesla. Un courant de 3,0 ampères y circule. Le plan de la bobine fait un angle de 30° par rapport au champ magnétique. a) Déterminez la grandeur et lorientation du moment magnétique µ de cette bobine. b)Calculez le moment de force appliqué (voir figure page suivante) c)Déterminez le sens de la rotation de la bobine et dites dans quelle position elle se stabilisera.

22 Solution a)Grandeur et lorientation du moment magnétique µ de cette bobine. Laire de la bobine est A = r 2 = (0,04) 2 m 2 et son moment magnétique est égal à: µ = N I A = (12)(3,0 A) (0,04) 2 m 2 = 0,181 A·m 2 Selon la règle de la main droite, le moment magnétique est orienté à un angle de 60° par rapport au champ magnétique tel que montré dans la figure. x 60°

23 Solution (suite) b) moment de force appliqué. = µ B sin (0,18 A·m 2 )(0,5 T) sin (60°) = 0,078 A·m 2 T ou N·m. c) Le sens de la rotation de la bobine et dites dans quelle position elle se stabilisera. Le mouvement de rotation va démarrer de façon que le moment magnétique saligne parallèlement au champ magnétique, donc la rotation sera anti-horaire et la boucle aura tendance à se stabiliser dans la position illustrée dans la figure de droite.

24 Exercices suggérés 1601, 1602, 1603, 1605, 1606, 1607


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