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M3P2
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13a078cf
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13a078cf
authored
Jan 28, 2024
by
Claude Meny
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...ts-stationary-magnetic-field/20.overview/cheatsheet.fr.md
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12.temporary_ins/20.magnetostatics-vacuum/10.effects-stationary-magnetic-field/20.overview/cheatsheet.fr.md
View file @
13a078cf
...
...
@@ -116,8 +116,8 @@ sont les deux côtés d'un même champ ...
dans un
**champ magnétique**
*$`\overrightarrow{B}`$*
.
*
Soit un
**élément**
de circuit
*$`dC`$*
de $
`C`
$, de
**longueur**
*$`dl`$*
et de
**section droite**
*$`dS`$*
,
de
**volume**
*$` d\tau=dl\cdot dS`$*
.
*
Soit
*$`\
rho
_{liée}`$*
la
**densité volumique de charges liées**
(les ions positifs du métal conducteur) dans cet élément $
`dC`
$.
*
Soit
*$`\
rho
_{libre}`$*
la
**densité volumique de charges libres**
(les électrons libres du métal conducteur).
*
Soit
*$`\
dens
_{liée}`$*
la
**densité volumique de charges liées**
(les ions positifs du métal conducteur) dans cet élément $
`dC`
$.
*
Soit
*$`\
dens
_{libre}`$*
la
**densité volumique de charges libres**
(les électrons libres du métal conducteur).
*
Soit
*$`\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}`$*
la
**vitesse de dérive**
(vitesse orientée sous l'action d'un champ électrique) des
charges libres par rapport aux charges fixes (donc par rapport à un référentiel lié à
l'élément de circuit $
`dC`
$). Le déplacement des charges libres, donc le vecteur vitesse $
`\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}`
$ est
...
...
@@ -127,39 +127,40 @@ parallèle à l'élément de circuit $`\overrightarrow{dl}`$.

*
Le
*courant $`I`$*
parcourant le circuit $
`dC`
$ (donc traversant la section droite $
`dS`
$ du circuit) est :
<br>
**$`I=`$**
*$`\; \overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{d_S}`$*
**$`\;= \
rho
_{libre}\cdot\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}\cdot \overrightarrow{d_S}`$**
**$`I=`$**
*$`\; \overrightarrow{j}\cdot\overrightarrow{d_S}`$*
**$`\;= \
dens
_{libre}\cdot\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}\cdot \overrightarrow{d_S}`$**
*
Ce circuit est plongé dans un champ d'induction magnétique
**$`\overrightarrow{B}`$ uniforme**
.
##### La force de Laplace
*
L'expression de la force magnétique $
`\overrightarrow{dF_
B
}`
$ s'exerçant sur cet élément de circuit $
`dC`
$ est :
<br>
*
L'expression de la force magnétique $
`\overrightarrow{dF_
{mag}}
}`
$ s'exerçant sur cet élément de circuit $
`dC`
$ est :
<br>
<br>
$
`\begin{align}\overrightarrow{dF_
B
}=
&\
rho
_{liée}\cdot d\tau\cdot(\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}}\wedge\overrightarrow{B})\\
& \;+\;\
rho
_{libre}\cdot d\tau\cdot [(\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} +\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}})\wedge\overrightarrow{B}]
$
`\begin{align}\overrightarrow{dF_
{mag}
}=
&\
dens
_{liée}\cdot d\tau\cdot(\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}}\wedge\overrightarrow{B})\\
& \;+\;\
dens
_{libre}\cdot d\tau\cdot [(\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} +\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}})\wedge\overrightarrow{B}]
\end{align}`
$
<br>
$
`\begin{align}
\overrightarrow{dF_
B}&= (\rho_{libre}+\rho
_{liée}) \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}} \wedge \overrightarrow{B})\\
&\;+\;\
rho
_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})
\overrightarrow{dF_
{mag}}&= (\dens_{libre}+\dens
_{liée}) \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{V}_{dC\,/\,\mathcal{R}} \wedge \overrightarrow{B})\\
&\;+\;\
dens
_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})
\end{align}`
$
*
Le matériau conducteur du
**circuit**
est
*neutre*
: en absence de courant il y a autant de protons
positifs que d'électrons liés et libres dans tout volume mésoscopique $
`d\tau`
$ du conducteur :
<br>
$
`\
rho=\rho_{liée} + \rho
_{libre}=0`
$
$
`\
dens=\dens_{liée} + \dens
_{libre}=0`
$
<br>
Lorsque le circuit est traversé par un
**courant stationnaire**
, cette
*neutralité est conservée*
dans tout $
`d\tau`
$ :
en effet au cours d'un temps $
`dt`
$ une même charge $
`dq`
$ (due aux électrons libres) à la fois quitte
et entre dans tout volume $
`d\tau`
$, maintenant sa neutralité, ce qui entraîne :
<br>
$
`\dfrac{\partial \rho}{dt}=\dfrac{\partial \,(\rho_{liée} + \rho_{libre}}{dt}=0`
$
$
`\quad\quad\Longrightarrow \overrightarrow{dF_B}= \rho_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})`
$.
$
`\dfrac{\partial \dens}{dt}=\dfrac{\partial \,(\dens_{liée} + \dens_{libre})}{dt}=0`
$
<br>
$
`\quad\quad\Longrightarrow \overrightarrow{dF_{mag}}= \dens_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})`
$.
*
On nomme
**force de Laplace**
cette
*force magnétique $`\overrightarrow{dF_B}`$ exercée sur chaque élément $`dC`$*
du circuit :
<br>
**$`\mathbf{\overrightarrow{dF}_{Laplace}=}`$**
*$`\; \
rho
_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})`$*
$
`\
quad\quad = \rho
_{libre} \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}\,dS\,dl \wedge \overrightarrow{B})`
$
**$`\mathbf{\overrightarrow{dF}_{Laplace}=}`$**
*$`\; \
dens
_{libre} \cdot d\tau \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC} \wedge \overrightarrow{B})`$*
$
`\
hspace{2cm} = \dens
_{libre} \cdot (\overrightarrow{v}_{dér\,/\,dC}\,dS\,dl \wedge \overrightarrow{B})`
$
<br>
Au final (à terminer d'expliquer)
<br>
...
...
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