Les courants enlac´es sont nuls pour tout contour `a l’ext´erieur du tore. Donc le champ magn´etique est nul
en tout point `a l’ext´erieur du tore.
Et pour un contour `a l’int´erieur du tore, on a Ienlaces =Ni2soit C= 2πrB(r, z) = µ0Ni2ou encore
−→
B2=µ0Ni2
2πr
−→
eθ: c’est le champ cr´e´e par N fils parcourus par u courant i2et confondus avec Oz.
3.d. Le champ magn´etique est non nul uniquement dans la spire carr´e de cˆot´e acontenue dans le
plan contenant le circuit 1. On oriente le circuit 1 par le vecteur −→
eθ.
Soit φ21 =B2(r0).a2=µ0Ni2a2
2πr0
(le flux est ici ´egal au produit champ magn´etique fois surface puisque le
champ magn´etique est uniforme).
On a φ21 =M21i2soit M21 =µ0Na2
2πr0
=M12 (c’est un r´esultat de cours, on s’y attendait).
3.e. Le flux du champ magn´etique cr´e´e par le tore `a travers le circuit 1 est ´egal au flux du champ
magn´etique cr´e´e par le tore `a travers l’une de ses spires et ce flux est toujours le meme tant que le circuit 1
entoure le tore.
Pour un courant i2(t) = i1(t) = Imcos(ωt), la tension entre A1et A2est la meme que celle aux bornes du
tore pr´ec´edemment puisque : e=−M12
di2
dt =−M21
di1
dt .
3.f. Un amp`erem`etre pr´esente une r´esistance interne qui modifie la valeur de l’intensit´e que l’on
veut mesurer. Ici la mesure se fait par induction et ne modifie pas le courant qui circule dans le circuit. On
peut mesurer des courants tr`es grands.
II. Sonde de Hall
1. Loi d’Ohm
1.a. L’agitation thermique des ´electrons et leurs collisions incessantes sur les ions du r´eseau et entre
eux sont un frein `a l’´etablissement d’un mouvement d’ensemble des ´electrons. On mod´elise cela par une
force de frottement proportionnelle `a la vitesse.
Le param`etre τest un temps. Plus ce temps est ´elev´e, plus la force qui mod´elise les interactions des ´electrons
entre eux et avec les cations du r´eseau est petite.
1.b. On applique la RFD `a un ´electron : md−→
V
dt =−e−→
E0+m−→
g−m
τ
−→
Vsoit en n´egligeant le poids,
−→
Vv´erifie l’´equation diff´erentielle:
d−→
V
dt +
−→
V
τ=−e
m
−→
E0.
1.c. La solution de cette ´equation diff´erentielle s’´ecrit −→
V=−→
A e−t/τ −τe
m
−→
E0. On obtient la constante
d’int´egration −→
Aen utilisant les conditions initiales −→
V(t= 0) = −→
A−τe
m
−→
E0=−→
V0.
On en d´eduit −→
V= (τe
m
−→
E0+−→
V0)e−t/τ −τe
m
−→
E0.
1.d. Le r´egime transitoire dure un temps de l’ordre de 5τ. En r´egime permanent, le mouvement des
´electrons est rectiligne uniforme de vitesse −→
V=−τe
m
−→
E0(en r´egime permanent la force ´electrique compense
la force de friction).
1.e. Le vecteur densit´e de courant est −→
j=−ne−→
V.
1.f. En r´egime permanent, on a −→
j=nτe2
m
−→
E0proportionnel `a −→
E0. On d´efinit γpar −→
j=γ−→
E0soit
ici γ=nτe2
m.
γest la conductivit´e du m´etal, d’autant plus grande que τest grand ce qui correspond `a une force de
frottement petite : les ´electrons ont effectivement dans ce cas plus de facilit´e `a se d´eplacer dans le m´etal, ils
sont moins frein´es, ce qui assure une meilleure conductivit´e.
1.g. On a µ=nm o`u m=M
Na
est la masse d’un atome et Vest le volume moyen d’un atome soit
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