Électricité et magnétisme (203-NYB) Chapitre 8: Le champ magnétique

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1 Électricité et magnétisme (203-NYB) Chapitre 8: Le champ magnétique
1269: Pierre Maricourt se servit d’une aiguille magnétisée pour tracer les « lignes de forces » autour d’une pierre d’aimant. 1600: William Gilbert suggéra que la terre était un aimant. L’extrémité d’un barreau aimanté qui est attiré par le nord géographique est appelé « pôle nord ». Par conséquent, le pôle Nord géographique est en fait un pôle sud magnétique. 1735: On découvrit que la foudre pouvait magnétiser des objets. 1820: Christian Oerstead découvre qu’un courant électrique peut produire un effet magnétique.

2 8.1 Le champ magnétique Le champ magnétique B en un point est dirigé selon la tangente à une ligne du champ. Le sens de B correspond à la direction vers laquelle pointe le nord d’une boussole. L’intensité du champ est proportionnelle au nombre de lignes traversant une surface unitaire perpendiculaire. Terre: 0.6 Gauss Aimant: 100 Gauss Taches solaires: 4000 Gauss Laboratoire: Magnétars:

3 8.1 Définition du champ magnétique
Une charge se déplace dans un champ magnétique subit une force ayant ces propriétés: La force magnétique est proportionnelle à la charge q. La force magnétique est proportionnelle à l’intensité B du champ magnétique. La force magnétique est proportionnelle à la composante de la vitesse qui est perpendiculaire au champ magnétique. La force magnétique est perpendiculaire au champ magnétique B et à la vitesse v de la charge. La force magnétique qui s’exerce sur une charge positive est de sens inverse à la force qui s’exerce sur une charge négative.

4 8.1 (suite) Différences entre le champ électrique et le champ magnétique: La force électrique est orientée dans la direction du champ électrique alors que la force magnétique est perpendiculaire au champ magnétique La force électrique agit sur une charge quelle que soit sa vitesse alors que la force magnétique agit seulement sur une charge en mouvement. La force électrique effectue un travail sur une charge en mouvement alors que la force magnétique n’effectue aucun travail car elle est perpendiculaire à la vitesse (si B constant). Le champ magnétique ne peut pas modifier la grandeur de la vitesse. Exercice: trouver la direction de F dans les 3 cas

5 8.1 Exemple E3 En un point de sa surface, le champ magnétique de la terre a un module de 0,12 G et est orienté directement vers le bas. Décrivez la force magnétique agissant sur un proton se déplaçant à l’horizontale à 2,7 x 106 m/s, selon une orientation qui pointe à 45o au sud de l’est.

6 8.2 Force magnétique sur un courant

7 8.2 Exemple E13 La boucle triangulaire est située dans le plan xy et est parcourue par un courant I indiqué. Si cette boucle est soumise à un champ magnétique uniforme , quelle est la force magnétique agissant sur chacun des côtés de la boucle?

8 8.3 Le moment de force sur une boucle

9 8.3 Exemple E20 a) b) Le plus simple est d’utiliser la règle de la main droite pour trouver la direction d’une force.

10 8.3 Le moteur électrique

11 8.5 Mouvement des particules chargées

12 8.5 Exemple E31

13 8.5 Mouvement hélicoïdal

14 8.5 confinement magnétique

15 8.6 Champs magnétique et électrique

16 8.7 Le cyclotron Un cyclotron permet d’accélérer des particules par étapes successives à l’aide d’un potentiel relativement faible, plutôt qu’en une seule fois à l’aide d’un potentiel très élevé. Toutes les particules, dont les énergies sont différentes, mais qui sont d’un même type tournent en synchronisme à la même fréquence angulaire et passent en même temps entre les « D » où ils sont accélérés. À chaque tour, les particules gagnent une énergie