Action e Mag Nfl a Plac f Lorentz

Actions Electromagnétiques:

Force de Laplace et force de Lorentz .Eclipse à Chéraute

A) FORCE DE LORENTZ: Action du champ magnétique sur une particule chargée.

1--EXPÉRIENCE

b) Observations

Physique Appliquée-Lycée du Pays de soule 29/01/07-ActionEmagnFlaplacFlorentz.odt-Djl-Page: 1 / 9



2 Applications et manifestations de la Force de LORENTZ dans la nature Lorentz est un physicien néerlandais, prix Nobel en 1902 pour ses travaux sur l'électromagnétisme.

2.1 -- La télévision : d'après : http://membres.lycos.fr/physapp/magnetisme/forces.htm

Les électrons sont accélérés par un « canon à électron », puis déviés par un champ magnétique. Ils

frappent ensuite la surface intérieure de l’écran, recouvert d’une couche de phosphore où il

produisent un point lumineux légèrement rémanent (la lumière ne disparaît pas immédiatement)

Des petits aimants permanents permettent un « réglage » de l’image.

Attention, si vous approchez un aimant puissant d’un téléviseur, vous changerez le champ

magnétique fourni par ces petits aimants (par aimantation à distance) et votre télévision sera

irrémédiablement endommagée

2.2 -- Spectromètre de masse

(on cherche la composition atomique d’un corps pur)

on « éclate » la chaîne atomique et on ionise ses atomes (en fournissant beaucoup d'énergie) ,

puis on accélère ces ions. On les dévie dans un champ magnétique et on observe leur trajectoire.

On peut, connaissant la charge et la vitesse d’une particule , en déduire sa masse. Et par

conséquent, on en déduit la nature de l'atome, en regardant la classification périodique.


http://membres.lycos.fr/physapp/magnetisme/forces.htm



2.3 -- Cyclotron et autres accélérateur de particules

(on accélère des particules, pour des usages de recherche fondamentale en physique)

On projette ces particules, protons et électrons, à des vitesses proche de celle de la lumière, sur une cible constituée

d'atomes.

Là encore ,on utilise un champ magnétique uniforme, et connaissant le rayon du cercle on en déduit la masse de la

particule. Le but de ces expériences est de connaître la composition ultime de la matière, au delà des protons, électrons

et neutrons, ces morceaux de particules qu'on appelle des quarks. Ainsi on pourra peut être un jour percer les secrets

ultimes de la création de l'univers.

Le LCH du CERN, entre la france et la suisse, 27km de diametre




2.4 -- La sonde à effet HallLe phénomène est le suivant :

Un courant I passe dans un semi-conducteur

On applique un champ magnétique à ce semi-conducteur.

Les charges qui participent à la conduction du courant sont

déviées, Comme on a une différence de charges dans le

semi-conducteur, il apparaît une tension U sur les surfaces

du semi-conducteur.

On va donc avoir dans le conducteur un champ électrique

qui va avoir tendance à ramener les charges en sens

inverse, donc un équilibre qui conduit à une tension fixe U,

qui dépendra de B et de I, ainsi que de la nature du semi

conducteur

Cela n’est pas possible avec un métal, car dans un

conducteur paraît le champ électrique est nul (la différence

de potentiel U est nulle) Car les charges électriques d'un

métal sont très mobiles.

On va ainsi pouvoir mesurer le module B de en mesurant une tension U.

2.5 -- Expérience de déviation du faisceau

d'électrons d'un oscilloscope :




2.6 -- Manifestations naturelles de la Force de LORENTZ:

Soleil : éjection de particules, déviées par le champ

magnétique du soleil . Cela donne de très jolies

courbes à la couronne solaire ressemblant à une

chevelure .

Le champ magnétique terrestre nous protège des particules du vent solaire , Protons (p+) et électrons(e-)

C’est le champ magnétique terrestre qui permet de dévier les particules de haute énergie qui viennent du

soleil(radiations nucléaires) et des étoiles (rayonnement cosmique) et rend possible la vie sur notre planète. Cet écran

magnétique est actif jusqu’à mi chemin entre la terre et mars! Cependant les cosmonautes des stations orbitales sont

moins protégés (ils n’ont pas l’atmosphère) et une brusque activité du soleil pourrait les tuer ! De même que cette

activité pourrait aussi endommager l’électronique des avions. Des sursauts d'activité du soleil peuvent créer des

surtensions dans les réseaux électriques qui agissent alors comme des antennes: d'importantes différence de potentiel

sont crées ce qui provoque des pannes du réseau d'alimentation en électricité.

Aux pôles magnétiques, il y a un défaut dans notre

cuirasse magnétique, et des particules parviennent à

passer. Ces particules, piégées dans le champ magnétique

terrestre traversent l’atmosphère et la ionise, ce qui crée

des phénomènes lumineux lorsque le soleil éclaire à peine

(à l’aurore).Ce phénomène est l’aurore boréale,




Force de Lorentz er aurores Boréales et australesRq: Les aurores Boréales (Nord) et australes (Sud) sont couplées. C'est à dire qu'elles fonctionnent ensemble.

Les électrons responsable des aurores passent d'un pôle de la terre à l'autre en franchissant les 20 000km en quelques

secondes . D'après: http://www.ulg.ac.be/mathgen/cours/meca/Exint2.pdf (universit é de liège -Belgique)

Lignes de champ magnétique BM au pôle terrestre .

Cornet Polaire .

● Justifier le sens et la direction des vecteurs force

de Lorentz F1et F2 en utilisant la règle de la

main droite .

● Où est le pôle Sud géographique de la Terre ?

Justifier .

● Expliquer la trajectoire Spirale des électrons (e- )

D'après: http://www.meurant.net/matthieu/Science_et_culture_Mtt.pdf

L'aurore se produit aux environ de 100km d'altitude et le

point de réflexion des particules aux environ de 1000km .

● Sur l'image ci-contre, on est au pôle Nord ou Sud

géographique ?

Justifier en plaçant un dipôle magnétique

modélisant le champ magnétique terrestre .

Le plasma, en vert, qui crée l'aurore au niveau de

l'ionosphère .


http://www.meurant.net/matthieu/Science_et_culture_Mtt.pdf

http://www.ulg.ac.be/mathgen/cours/meca/Exint2.pdf



Force de Laplace et Applications . d'après : http://membres.lycos.fr/physapp/magnetisme/forces.htm

1 Expérience du rail de Laplace :

1.1 Observations

1.2 Interprétation

● N électrons subissent la même force de

Lorentz f m=q.v∧B . Avec q = -e .

Ces N électrons passent à travers la

Section M en une durée tv (m/s) , vitesse des électrons .

● Montrer que la force de Laplace Fs'exerçant sur le conducteur, étant la

somme des forces de Lorentz peut

s'écrire : F=I . l∧B avec

l(m), longueur du conducteur plongé dans B et par couru par I(A) ,

I vecteur intensité ayant la direction du

conducteur, le sens de I et ∥I∥ = I(A) .

IA =Qt

=N.e. vl

∥F∥ = F (N) = NevB = I(A). l(m) .B(T)

2 Propriétés de la Force de Laplace :

Un conducteur de longueur l(m) placé dans un champ magnétique et parcouru par un courant I(A), est soumis à une

force de Laplace : F dont la norme ,F = I(A).l(m).B(T) .sin ; Avec =I(A),B ; F maximale pour =

F est perpendiculaire au plan I(A) , B


http://membres.lycos.fr/physapp/magnetisme/forces.htm



3 Applications

3.1 Le moteur électrique




3.2 Une Machine alternative:

La machine synchrone, Moteur

synchrone en récepteur et Alternateur en

Génératrice .

● Appliquer la règle de la main

droite pour retrouver le sens du

couple de Forces de Laplace F .

A partir de l'exposé des 1ère EL 2006-2007 , Gomes,Labalestra , Laulhe .

(Schéma de Principe )


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