ACTION D’UNE INDUCTION MAGNETIQUE SUR UN COURANT

Loi de la place

F

N

S

Expérience : Deux tiges de cuivre constituent deux rails conducteurs sur lesquels peut rouler une barre cylindrique légère qui ferme le circuit. Un aimant en U crée une induction magnétique, perpendiculaire au plan horizontal.

On constate que la barre se déplace.

Interprétation : L’induction magnétique créée par l’aimant exerce sur l’élément de courant situé dans le champ une force , appelée force électromagnétique.

Enoncé de la loi de Laplace :

Un conducteur frectiligne de longueur l parcouru par un courant d’intensité i, placé dans un champ magnétique uniforme B est soumis à une force électromagnétique dite force de Laplace

Caractéristique de :

· Point d’application : milieu

· Direction : Elle est perpendiculaire au plan formé par le conducteur et l’induction

· Sens Donnée par la règle de la main droite

· Son intensité :

= i ∧ = Bil Sin (, )

= Bil Sin𝜶

Règle des trois doigts de la main droite :

Application :

- Moteur électrique

- Roue de Barloun

- Balance de Cotton

Travail des forces électromagnétiques : le flux d’induction

Notion de flux

I

Soit un élément de circuit fermé placé dans un champ magnétique uniforme

Ø = BSCos (, ) = BSCos𝜃

Unité du flux: le weber (Wb)

Remarque :

Si 𝜃 = O ↣ Ø = BC

Si 𝜃 = ↣ Ø = 0

Si 𝜃 = ↣ Ø = BS

Le flux est une valeur algébrique

Travail des forces électromagnétique

Zu

Le travail exercé par la force pour se déplacer de M à M’ est W = F.MM’

Or d’après la loi de Laplace : F = BIl

W = BIl.MM’ = BI.MN.MM’ = BIS

W = BIS

Cas où n’est plus perpendiculaire au plan des rails.

W = BIS cos𝜃

𝜃 = angle de l’induction

B et de la normale au plan des rails

Ø : Flux d’induction coupé ou balayé par un élément du circuit qui se déplace.

- En fonction du flux coupé sachant que Ø = BS Cos 𝜃

On a : W = ØI

En fonction de la variation du flux : W = I (Ø₂ – Ø₁)

Loi de Maxwell : Lorsqu’un circuit se déplace dans un champ magnétique, le travail des forces électromagnétiques qui s’exercent sur lui est égal au produit de l’intensité du courant par la variation du flux d’induction qui le traverse

ΔØ > 0 travail moteur

ΔØ < 0 travail résistant

Règle du flux maximal :

Un circuit plan parcouru par un courant et libre de se mouvoir, placé dans un champ magnétique est en équilibre stable quand le flux qui le traverse est maximal

Les électro-aimants

On appelle électro-aimant tout dispositif comprenant du fer autour duquel s’enroule des spires conductrices où l’on peut faire passer un courant électrique. Un électro-aimant est un aimant temporaire. On appelle force portante d’un électro-aimant la force qu’on doit exercer sur l’armature pour la séparer du noyau.

F =

Application : Des objets lourds :

EXERCICES

EXERCICE I :

Un conducteur rectiligne de 0,4m de longueur et parcouru par un courant constant d’intensité 12A est placé dans un espace où règne un champ magnétique uniforme 𝐵⃗⃗⃗ de valeur B=0,25T. Déterminer la valeur de la force magnétique qui s’exerce sur le conducteur quand il fait avec les lignes de champ un angle de 30° puis de 45°.

EXERCICE II :
Un conducteur rectiligne de 0,4m de longueur et parcouru par un courant constant d’intensité 12A est placé dans un espace où règne un champ magnétique uniforme d’intensité 0,25T. On constate que le conducteur se déplace.

1. Identifier la force qui fait déplacer le conducteur.

2. Calculer l’intensité de cette force.

a) Lorsque le conducteur est perpendiculaire au vecteur champ magnétique.

b) Déterminer la valeur de la force magnétique qui s’exerce sur le conducteur quand il fait avec les lignesde champ un angle de 30°.

EXERCICE III :

Les électrons pénètrent dans un champ magnétique perpendiculaire avec une vitesse.

1. Identifier la force qui agit sur cet électron.

2. Calculer l’intensité de la force de Lorentz lorsque v=2.10⁵m.s^-1 et B=200 mT.

3. Comparer intensité de cette force au poids de l’électron sur terre.

EXERCICE IV :

Les deux tiges des rails de la figure ci-dessous sont écartées de 20 cm et la barre cylindrique MN leur est perpendiculaire. Le tout est dans un champ uniforme dont l’induction est normal au plan des rails et a pour intensité B=0,5 T. Les extrémités Q et S sont reliées aux bornes d’un générateur de de fem E=6V et la résistance totale du circuit ainsi réalisé est R=2 Ώ.

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