Universi Hassan 1er
2014-2015
ENSA Khouribga
API S1
Magnétostatique - Physique 1
Pr.SOUFI
Contrôle
1 | ENSAKDS
Exercice 1
On étudie le mouvement d’une particule chargée de charge
  , de masse dans un champ magnétique
uniforme et
stationnaire.
On se place dans un férentiel d’étude galiléen, rapporté à un
rere orthonormé .
Le champ magnétique
  est dirisuivant l’axe  (on
considèrera  ).
On considère uniquement l’effet de la force magnétique et
on gligera l’effet de la pesanteur.
On pose : 
.
On se place dans un premier temps dans le cas ou à l’instant initial (  ) la particule est à l’origine
du repère et la vitesse initiale de la particule est dirigée suivant l’axe .
   .
1. En prenant en compte les conditions initiales, montrer que la trajectoire de la particule est
plane et contenue dans le plan .
2. Montrer que le module de la vitesse de la particule est constant.
3. On se place maintenant dans le cas la vitesse initiale fait un angle avec l’axe  et
lon choisit les deux axes  et  de telle fon que le vecteur soit contenu dans le plan
.     ; avec   et  )
3.1. terminer les équations différentielles quigissent les coordonnées   et de la
particule et leurs dérivées par rapport au temps.
3.2. Par intégration des trois équations différentielles en , et , établir les équations
horaires ,  et  (On détaillera le calcul pour chaque équation différentielle et
notamment la prise en compte des conditions initiales).
La trajectoire de la particule est un lice : déterminer (en fonction de et ) son pas, le
rayon du cylindre qui porte cette hélice ainsi que les coordonnées du point d’intersection de
laxe du cylindre qui porte llice avec le plan .
Tracer l’hélice dans le cas la charge de la particule est positive, puis dans le cas elle est
gative.
Exercice 2 Théorème d’Ampère et Force de Laplace
Une spire triangulaire , de dimensions comme indiqué
ci-dessous sur la figure est placée dans le champ magnétique
cé par un fil infini, parcouru par le courant .
La spire est parcourue par le courant d’intensi (sens voir
figure).
La spire est placée à la distance du fil infini.
1. Rappeler le théorème d’Ampère.
2. En utilisant le théorème d’Ampère, calculer
lexpression du champ
(du fil infini) en tout point
de lespace.
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3. En utilisant la loi de Laplace, donner lexpression de la force sultante
sur la spire 
en fonction de et . (A.N :     )
Exercice 3 Nappe de courant cylindrique (plaque chauffante)
Un cylindre conducteur de rayon et de hauteur est le support d’un distribution de courant
(plaque chauffante), caractérisée par la densité de courant   .
  représente la distance à l’axe du cylindre.
On se place dans le cas où    , et on consire la distribution comme une nappe de courant
cylindrique de densité .
1. Etudier la sytrie et les invariances de la distribution.
2. Rappeler lexpression du champ magnétique
, en un point de l’axe  d’une spire
circulaire de rayon (parcourue par le courant ) en fonction de et .
3. Exprimer en le justifiant la denside courant en fonction de et (utiliser un schéma).
4. En utilisant la notion d’une distribution continue de spires circulaires convenables,
terminer l’expression
en un point de laxe .
Exprimer en le justifiant l’expression de en fonction de   et les constantes
cessaires.
A.N :      ,   .
Calculer   .
5. La repsentation graphique de   est caractérisée par la courbe :
En utilisant le sultat de la question interpréter lallure de la courbe. Que peut-on dire de
la continuité du champ en   ? Justifier ce sultat surprenant.



  
  
  
  
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