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1ere S
Lycée Louis Massignon
www.physiquechimie-llm.com
2013-2014
CHAPITRE 15 et 16 : CHAMPS MAGNETIQUES ET ELECTROSTATIQUES
I.
Qu’est-ce qu’un champ ?
Définition
Un champ est une grandeur physique associée à chaque point de l’espace considéré.
Doc1
Sur cette carte, la température en un lieu donné
est repérée par sa valeur et par une nuance de
couleur.
La température en un point de l’espace est
définie par un nombre : le champ de température
est un champ scalaire.
Doc2
Trois informations sont nécessaires pour
définir la vitesse du vent : la direction, le
sens et la valeur de sa vitesse. La vitesse
du vent en un point de l’espace est donc
définie par un vecteur.
Le champ de vitesse du vent est un champ
vectoriel.
II.
Comment caractériser un champ ?
II.1 Cartographie d’un champ
Cartographier un champ consiste à déterminer les caractéristiques de ce champ en
plusieurs points de l’espace et à en donner une représentation.
Les documents 1 et 2 sont des cartographies d’un champ.
II.2 Lignes de champ vectoriel
Définition
Une ligne de champ vectoriel est une ligne tangente en chacun de ses points au
vecteur champ. Elle est orientée par une flèche dans le même sens que celui du
champ.
1
Doc 3
II.3 Champ uniforme
Définition
Un champ uniforme est un champ dont les caractéristiques (direction, sens, et
valeur) ne dépendent pas du point de l’espace considéré.
Les lignes de champ d’un champ uniforme sont parallèles.
III.
Caractéristiques de quelques champs vectoriels
III. 1 Champ magnétique terrestre
Doc 5
Le champ magnétique terrestre peut être
modélisé par le champ créé par un
aimant droit (fictif) placé à l’intérieur
du globe.
Actuellement, le pôle magnétique de
l’hémisphère Nord, au sens
géographique, est un pôle magnétique
Sud. Inversement, celui de l’hémisphère
Sud est, au sens géographique est un
pôle magnétique Nord.
Les boussoles s’orientent le long des lignes de champ magnétique terrestre.
2
Le pôle Nord de leur aiguille aimantée est attiré par le
pôle terrestre magnétique Sud. Elles n’indiquent pas le
pôle Nord géographique
IV.
Champ électrostatique
Une particule portant une charge électrique q est sensible au champ électrostatique E
régnant dans une région de l’espace ; elle subit une force F telle que :
Doc 6
Allure des lignes de
champ électrostatiques
créé par une charge
ponctuelle positive (a) et
spectre électrostatique
correspondant (b).
V.
Doc 7
Champ électrostatique créé par un condensateur
Doc 8 Ordres de grandeur de différents champs
magnétiques
3
VI.
Courbes de niveaux ou équipotentielles
Définition
Les courbes de niveau d’un champ, appelées aussi équipotentielles, sont les courbes
obtenues en reliant tous les points où la grandeur étudiée a la même valeur.
Doc.9 carte topographique de randonnée
Sur les cartes de randonnée, les points ayant la
même altitude sont reliés par des courbes de
niveau.
Plus les courbes de niveau se resserrent, plus
l’altitude augmente rapidement : l’inclinaison du
terrain devient plus importante.
« Sur une carte de champ scalaire, plus les courbes de niveau sont proches, plus la
variation de la valeur de la grandeur mesurée est importante ».
« Sur une carte de champ vectoriel, plus les lignes de champ sont proches, plus la
norme du vecteur associé à la grandeur mesurée est importante ».
Doc.10 : lignes de champ de vitesse autour d’une aile
d’avion
Sur le doc.10, la valeur de la vitesse de l’air
est la plus importante au sommet de l’aile
d’avion, car les lignes de champ s’y resserrent.
Compléments disponibles sur le site : culture et sciences, sciences et art…
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