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CHAPITRE 8
LE CHAMP MAGNÉTIQUE
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PLAN DE MATCH

• Définition du champ magnétique
• Force magnétique sur un conducteur parcouru par
  un courant
• Moment de force sur une boucle de courant
• Mouvement des particules chargées dans un B
• Force de Lorentz et applications
• Leffet Hall

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1. Définition du champ magnétique
1820 Oersted découvre par hasard quun
courant électrique peut produire un champ
magnétique B électromagnétisme! Application
des B moteurs, générateurs, ordinateur (HD et
RAM), spectrométrie, téléviseurs Limaille de
fer autour dun barreau aimanté lignes de B
Les lignes forment des boucles fermées
absence de monopôle! B est parallèle à la
tangente B est intense là où la densité de
lignes est élevée
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Pour le champ électrique E F/qcest assez
 simple ! Pour le champ magnétique i) FB
? q et v ii) FB ? sin(?) où ? est langle
entre v et B iii) F est ? au plan définit par
v et B
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Lunité SI de B est le tesla (T) Aussi
souvent utilisé le gauss (G) 1 G 10-4 T
Règle de la main droite pour le produit vectoriel

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Exemple 1 Dans la région centrale des USA, le
champ magnétique terrestre vaut 0,6 G il est
dirigé vers le nord et vers le bas en faisant un
angle de 70? par rapport à lhorizontal. Un
proton se dirige à lhorizontal plein nord avec
une vitesse de 107 m/s. Calculez le vecteur
force magnétique que subit le proton.
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(No Transcript)
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2. Force magnétique sur un conducteur parcouru
par un courant
Chaque charge subit une force magnétique. Si
ce fil est plongé dans un B entrant dans la page,
les charges seront déviées vers
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Exemple 2 Un segment de fil de 3 mm de long est
traversé par un courant de 3 A dans la direction
des x. Le fil est plongé dans une région où le
champ magnétique vaut 0,02 T. Le vecteur B est
dans le plan xy et fait un angle de 30 avec
laxe des x. Quelle est la force magnétique
exercée sur le segment de fil ?
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Exemple 3 Une partie dun fil infini est plié en
une boucle semi-circulaire de rayon R dans le
plan xy. Le fil est traversé par un courant I et
est plongée dans un B uniforme dirigé selon laxe
des z positifs. Calculez la force magnétique
agissant sur le fil.
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3. Moment de force sur une boucle de courant
La force nette sur une boucle fermée 0 Le
moment de force net sur une boucle fermée ?
Le couple tend à ramener le plan du cadre
perpendiculaire à B (ou parallèle à la normale)
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Exemple 3 Une boucle circulaire de rayon R et de
masse M est parcourue par un courant I. La
boucle repose à lhorizontal sur une surface
rugueuse. Un champ magnétique B horizontal existe
dans cette région. Quelle valeur maximale du
courant I peut-on faire passer dans la boucle
sans que celle-ci pivote ?
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4. Mouvement des particules chargées dans un B
La période cyclotron La fréquence
cyclotron
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Mouvement hélicoïdale Si v nest pas
perpendiculaire à B v composante de v
parallèle à B v? composante de v
perpendiculaire à B v produit un mouvement
rectiligne uniforme v? produit un mouvement
circulaire uniforme

mvt hélicoïdale
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Bouteille magnétique et ceintures de Van Allen
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5. Force de Lorentz et applications
Lorsquune particule chargée se trouve à un
endroit où il y a un E et un B, cette particule
subit à la fois une force électrique et une force
magnétique. La superposition de ces deux forces
est la force de Lorentz
i. Sélecteur de vitesse F 0 si qE qvB
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ii. Le spectromètre de masse
À lentrée (point P1) Frappe à une
distance 2r d
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La ?V peut être remplacée par un sélecteur de
vitesse
Exemple 3 Un ion Ni58 de charge e est accéléré
sous une ddp de 3 kV et est ensuite dévié par un
B de 0,12 T. a) Trouvez la distance entre P1 et
P2 pour cet isotope. b) À quelle distance
frappera lisotope Ni60 ?
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iii. Le cyclotron
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6. Leffet Hall
Force magnétique sur la charge Séparation
de charge induit un champ électrique Force
de Lorentz lorsque Largeur du conducteur
w
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Exemple 4 Une plaque dargent de 1 mm dépaisseur
et de 15 mm de largeur porte un courant de 2,5 A
dans une région où un champ magnétique uniforme
de 1,25T est appliqué perpendiculairement à la
plaque. Une tension de Hall de 0,334 ?V est
mesurée. a) Calculez le nombre délectrons par
unité de volume qui sont responsables de produire
le courant. b) Comparez votre réponse au nombre
datome dargent par unité de volume. Pour
largent ? 10,5 g/cm3 et M 107,9 g/mol.
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• RÉSUMÉ
• Force magnétique sur les charges en mouvements
  
• Force magnétique sur un conducteur
• Moment de force sur N boucles de courant
• Selon la 2e loi de Newton, les particules
  chargées plongées dans un champ magnétique ont
  une trajectoire hélicoïdale.
• Force de Lorentz
• Leffet Hall permet de déterminer le signe des
  charges porteuses du courant. La tension de Hall