Exercices Forces Lorentz et Laplace : Physique Lycée/Université

Forces de Lorentz et Laplace
Exercices supplémentaires
1)
2) Dans un accélérateur de particule, des ions He2+, de masse m=6,64 10-27 kg, sont
accélérés jusqu'à une vitesse de 1,25 107 ms-1. Ils pénètrent alors dans une région où
règne un champ magnétique d'intensité B=1,3T, de direction perpendiculaire à leur
vitesse. L'intensité de la force magnétique s'exerçant sur les ions est :
o 5,2 mN ;
o 5,2 10-10 N ;
o 2,6 10 -10 N ;
o 5,2 pN ;
o 5,2 N
3) Des ions positifs de charge q, animés d'une vitesse v0 pénètrent en O dans une zone où
existe un champ magnétique uniforme B0.
a) si la vitesse est colinéaire au vecteur unitaire
^
k
, les ions sont accélérés. F
b) si la vitesse est colinéaire au vecteur unitaire
^
j
, les ions sont déviés vers le demi axe Ox.
(vecteur unitaire
^
i
.) V

c) si la vitesse est colinéaire au vecteur unitaire
^
i
, les ions sont déviés vers le demi axe Ox.
(vecteur unitaire
^
j
.) F
4) Un conducteur rectiligne est parcouru par un courant électrique. Il se trouve dans
l’entrefer d’un aimant dont le champ magnétique B est perpendiculaire au conducteur.
Représentez sur la figure la force subie par le conducteur, et expliquez pourquoi et dans
quel sens il y a une déviation du conducteur.
Rép : Force de Laplace vers l’extérieur de l’aimant
5) On dispose du circuit suivant :
Pile : E = 12 V ; r = 1.5 
Résistance du barreau DC = 1 
B = 50 mT
DC = 20 cm.
Masse du barreau : m = 10 g
g = 10 m/s²
a) Représenter ce circuit vu de dessus, y indiquer la force que subit le barreau.
b) Calculer la valeur de l’intensité électrique I.
c) Déterminer l’intensité de la force de Laplace.
d) Conclure quant au mouvement du barreau.
Rép : I = 4,8 A ; 48 mN, immobile
6) Deux rails métalliques, parallèles, horizontaux AA' et CC', distants de 10 cm, sont reliés
à un générateur de courant continu de f.e.m. E et de résistance interne r = 1Ω.
Sur ces deux rails une tige métallique MN peut glisser sans frottement en restant
perpendiculaire aux rails. Le circuit est parcouru par un courant d'intensité I = 0,5 A.
La résistance équivalente au circuit extérieur au générateur est constante et vaut R = 11
Ω.
Lorsque l'ensemble est plongé dans un champ magnétique uniforme, d'intensité B = 0,5
T, perpendiculaire au plan des rails, la tige se déplace vers la droite du schéma.
a) Indiquer le sens du courant circulant dans la tige.
b) Déterminer la valeur de la f.e.m. du générateur.
c) Déterminer les caractéristiques de la force exercée sur la tige. La représenter.
d) Déterminer le sens du champ magnétique. Le représenter sur le schéma.
Rép : 6 V, 25 mN,
B
entrant