Pr

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(No Transcript)
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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 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.

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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.
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Des champs typiques
Le champ magnétique se mesure en Tesla (T)

• Surface de la terre 10-4 T
• Petit aimant 10-2 T
• Imagerie par résonance mag. 2-3 T

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Champ magnétique produit par un long fil
conducteur rectiligne
où B est le champ magnétique en tesla, I est le
courant en ampère, r est la distance en mètre et
µ0 est une constante de proportionnalité appelée
la perméabilité magnétique et valant 4p 10 7
tesla/ampère.
Unité du champ magnétique le Tesla (T)
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Visualisation du champ magnétique
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Règle de la main droite
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Pour un boucle de courant de rayon  R 
Pour 1 tour de fil
Si N tours
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Visualisation du champ magnétique
Champ magnétique entourant une boucle de courant
circulaire
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Champ magnétique produit par un solénoïde
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Visualisation du champ magnétique
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Pour quun particule chargée ressente une force
magnétique
La 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.

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Force magnétique et règle de la main droite
?
où ? est langle entre v et B
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Force magnétique sur des charges en mouvement
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Force magnétique sur un fil de courant I
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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
Ffil 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.
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Moment de Force
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Force et moment de force sur une boucle de courant
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Moment de force sur une boucle de courant (suite)
En posant
On obtient
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
? est alors égal à langle entre µ et B
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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.
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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.
• Calculez le moment de force appliqué (voir figure
  page suivante)
• Déterminez le sens de la rotation de la bobine et
  dites dans quelle position elle se stabilisera.

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Solution

1. Grandeur et lorientation du moment magnétique µ
   de cette bobine.

Laire de la bobine est A p r2 p(0,04)2 m2 et
son moment magnétique est égal à µ N I A
(12)(3,0 A) p(0,04)2 m2 0,181 Am2 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.
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Solution (suite)
b) moment de force appliqué.
t µ B sin q (0,18 Am2 )(0,5 T) sin (60)
0,078 Am2 T ou Nm.
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.
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Exercices suggérés
1601, 1602, 1603, 1605, 1606, 1607