actions électromagnétiques

Cours 10 1
ère
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M. Dedieu ; Lycée J.Perrin (95) 1
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Chapitre 10 : Actions électromagnétiques
I ⁄ Rappels mathématiques : le produit vectoriel
II ⁄ Particule chargée en mouvement dans un champ uniforme : Force de Lorentz
1. Définition
2. Cas particuliers
3. Exercice d’application
III ⁄ Loi de Laplace
1. dispositif expérimental
2. résultats
3. explication
4. exercice d’application
IV ⁄ Dispositif électromagnétique : le Haut Parleur

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I / Rappels mathématiques : le produit vectoriel
Soient 3 vecteurs X ; Y et Z représentés ci dessous :
Le produit vectoriel est noté Z = X ∧ Y
On obtient un vecteur Z :
- de direction : perpendiculaire au plan ( X , Y )
- de sens : tel que ( X , Y , Z ) trièdre direct c’est à dire règle de la main droite.
X : pouce
Z : majeur
Y : index
- de norme : Z = | X .Y. sinα |
En perspective En coupe
α
Z
X
Y
Y
X
α
Z

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II ⁄ Particule chargée en mouvement dans un champ uniforme : Force de Lorrentz
1. Définition
Une particule de charge q>0 se déplace dans un champ B uniforme, avec une vitesse v, faisant
un angle α avec B.
Cette particule est alors soumise à la force de Lorentz : F = qv ∧ B
Ses caractéristiques sont :
- direction : perpendiculaire au plan formé par qv et B
- sens : tel que ( qv , B , F ) forment un trièdre direct c’est à dire, règle de la
main droite :
qv : pouce , B : index , F majeur.
- norme : F = | q | . v . B. sin α
où F : en Newton (N)
q : charge de la particule, en Coulomb (C )
v : vitesse, en m.s
-1
B champ uniforme, en Tesla (T)
En perspective En coupe
B B
v v
α
α

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2. cas particuliers
• si v et B sont colinéaires alors α = 0 donc F = 0.
Le champ magnétique est sans effet sur une particule se déplaçant parallèlement au
champ.
• si la particule est sans vitesse alors F = 0.
• La force est maximale si le champ et la vitesse sont perpendiculaires.
3. exercice d’application
1)
a) dessiner la force de Lorentz à laquelle est soumise la particule.
b) la particule est un électron ( q = -1.6.10
-19
C ) se déplaçant à 100 000 m.s
-1
dans le champ B
de valeur 1mT.
Calculer la valeur F de la force de Lorentz. F = 1,6.10
-17
N
B
q v
F
B
q
v
α
=
π
/2 donc sin
α
=1
d’où
F = q.v.B
v
B
q<0
F

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2) un proton (q=1.6.10
-19
C) se déplace avec une vitesse v= 20 000 km.s
-1
dans un champ B
orienté à 20° par rapport à v :
sachant que B = 12 mT, calculer F (force de Lorentz) et la dessiner. F=1,3.10
-14
N
III ⁄ Loi de Laplace
1. dispositif expérimental : rails de Laplace
Deux conducteurs rectilignes horizontaux sont reliés aux bornes + et – d’un générateur. On
pose dessus un conducteur AB. Un aimant en U crée un champ magnétique uniforme.
B
v
20°
q
F
Fiche 1