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Force exercée sur une particule par un champ magnétique



  1. #1
    Witten

    Force exercée sur une particule par un champ magnétique


    ------

    Bonjour,

    Voila, j'ai commencer à lire un livre sur le champ magnétique. Est il y a quelque chose que je ne comprend pas. Il est dit que la force exercée par un champ magnétique sur une particule de charge q et de vitesse v est F = q*v*B. Mais ce que je ne comprend pas c'est pourquoi le vecteur force est perpendiculaire au plan formé par le vecteur champ magnétique et vecteur vitesse . Je suppose que c'est dû au produit vectoriel entre le vecteur vitesse et vecteur champ magnétique.

    Merci pour vos explications.

    -----

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  3. #2
    benjy_star

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Je me l'explique ainsi :

    Si (avec * = produit vectoriel, alors, A est perpendiculaire à B ET C, soit, perpendiculaire au plan formé par les vecteurs B et C. C'est une définition mathématique...

  4. #3
    Bouli

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Pourquoi, la physique n'est pas là pour l'expliquer

    On a observé que c'était comme cela, c'est comme demander pourquoi l'attraction gravitationnelle entre deux corps se fait suivant la droite reliant ces deux corps : c'est la nature.

  5. #4
    Witten

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Merci pour vos réponse.

    Donc l'accéleration subit par la particule est aussi perpendiculaire au vecteur champ magnétique?

  6. #5
    Bouli

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Le champ magnétique n'accélère pas une particule, il la dévie seulement.
    Il faut l'associer à un champ électrique pour accélérer une particule (chargée évidemment).

    Je n'ai pas la démonstration en tête mais ca doit se faire facilement avec F = ma (à étudier en repère cartésien)

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    Rincevent

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par Bouli
    Le champ magnétique n'accélère pas une particule, il la dévie seulement.
    donc il l'accélère

    par définition, l'accélération est la variation du vecteur vitesse. S'il y a changement de direction, il y a accélération au sens physicomathématique du terme, même s'il n'y a pas accélération au sens "usuel" du terme.

    pour ce qui est de la démo, c'est juste

    puisque a est orthogonale à v (c'est grâce au pfd donc tu avais bien raison )

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  10. #7
    Gwyddon

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    J'en profite pour vous soumettre un petit problème que je trouve amusant, et qui finalement invite à réfléchir au sens à donner à "pertes d'énergie".

    On peut facilement montrer qu'une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier. (1)

    Or si l'on considère un barreau carré conducteur de vitesse v0 (on néglige la gravitation) rentrant dans une zone de champ magnétique uniforme, en supposant qu'il est guidé (pas de rotation du barreau) que se passe-t'il en ce qui concerne la vitesse v après le passage dans ce champ ?

    On trouvera v différente de v0 (plus faible il me semble). Comment est-ce compatible avec le résultat (1) ?

    C'est une question qui m'a été posé aux ENS à l'oral des TIPE, et je la trouve vraiment intéressante et elle invite à bien réfléchir sur la notion d'énergie.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  11. #8
    Bouli

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Tu as raison, ma phrase avait plutot comme sens "la norme de l'accélération est constante"
    On ne peut pas accélérer au sens j'appuye sur le champignon.

  12. #9
    Witten

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Merci pour vos reponse, donc si j ai bien compris un champ magnetique n augmente pas la vitesse (norme du vecteur vitesse), mais modifie seulement sa direction.

  13. #10
    curieuxdenature

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Bonjour,
    c'est exact, une particule lancée dans un champ magnétique perpendiculaire à sa trajectoire trace une trajectoire circulaire uniforme comme:



    avec
    m = masse de la particule: 9,109 10^-31 kg pour l'electron
    v = vitesse initiale en m/s
    e = charge electrique: 1,602 10^-19 C
    B = champ magnétique en Teslas.
    (1Tesla = 10 000 Gauss; champ magnétique terrestre = 0,5 Gs environ)

    Un proton aura une trajectoire de rayon 1836 fois plus grand que l'electron de même vitesse non relativiste.

    La particule en question aura pû etre accelerée auparavant par une tension qui lui aura communiqué la vitesse :



    tiré de:


  14. #11
    khalid

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par 09Jul85
    J'en profite pour vous soumettre un petit problème que je trouve amusant, et qui finalement invite à réfléchir au sens à donner à "pertes d'énergie".

    On peut facilement montrer qu'une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier. (1)

    Or si l'on considère un barreau carré conducteur de vitesse v0 (on néglige la gravitation) rentrant dans une zone de champ magnétique uniforme, en supposant qu'il est guidé (pas de rotation du barreau) que se passe-t'il en ce qui concerne la vitesse v après le passage dans ce champ ?

    On trouvera v différente de v0 (plus faible il me semble). Comment est-ce compatible avec le résultat (1) ?

    C'est une question qui m'a été posé aux ENS à l'oral des TIPE, et je la trouve vraiment intéressante et elle invite à bien réfléchir sur la notion d'énergie.
    salut
    quand on fait passer un conducteur ds un champ mg uniforme ,un courant va circuler ds le conducteur ;ce courant induit tend toujours a s'opposer aux cause de sa naissance(je recite theorie de LENZ) la cause ici est le mouvement du barreau ,ce qui le fraine donc sa vitesse diminue
    apres le passage ds la zone de cette contrainte (le champs mg) le conducteur n'est plus parcourue par un courant donc il garde sa vitesse et energie cinetique.....
    never say never!

  15. #12
    Gwyddon

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Ok.

    Maintenant comment résoudre l'apparent paradoxe entre :

    _ Une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier.

    _ Le barreau, après traversée du champ magnétique, voit sa vitesse diminuée donc son énergie cinétique aussi, qui a donc varié.
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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  17. #13
    khalid

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par 09Jul85
    Ok.

    Maintenant comment résoudre l'apparent paradoxe entre :

    _ Une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier.

    _ Le barreau, après traversée du champ magnétique, voit sa vitesse diminuée donc son énergie cinétique aussi, qui a donc varié.
    salut
    je comprends pas pourquoi tu suppose que l'energie cinetique d'une particule ne varie pas en traversant un champs mg ,c'est une loi ou quoi?ce que je pense que puisque elle est soumise a un champ mg on doit avoir une force donc sa vitesse varie...
    pour le barreau je pense que c'est comme lorsque on lance un objet avec une vitesse initiale s'il y'a frottements il va pas garder sa vitesse meme apres disparition de ces frottements....le champ magnitique a ce meme effet
    never say never!

  18. #14
    Gwyddon

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    ah tiens ? Qui dit force dit changement d'énergie cinétique ? Vraiment ?

    Eh bien non, perdu !

    Justement, la force magnétique est un exemple de force qui ne fait pas varier l'énergie cinétique d'une particule, car son travail est nul :

    ayant on a (P désigne la puissance de la force magnétique). Ceci car et sont orthogonaux

    Donc une particule dans un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier : l'énergie avant le passage dans le champ et l'énergie après le passage dans le champ est la même.

    Pourtant, le barreau, constitué lui aussi de particules, voit son énergie cinétique varier... Comment concilier ces deux résultats ?

    Au boulot
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  19. #15
    khalid

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    ben c'etait grave de ma part
    mais les particules d'un conducteur sont lies ,ils vont pas etre devies donc leur energie potentielle va pas varier au contraire la particule libre va avoir celle ci differente apres la traversee du champ...
    donc il faut comparer les bilans des forces non les forces cinetiques..
    mais comment explique t-on que la force de lorentz est la cause de l'apparition d'un courant donc c'est une force magnetique qui fait que les electrons se meuvent donc qu'a varie l'energie cinetique??? aah?
    never say never!

  20. #16
    Rik

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Bonjour,
    Je profite de ce (bon) vieux fil, pour demander si quelqu'un "sait-il" de quel chapeau Abraham (pas celui du sacrifice) a tiré sa formule de la perte d'énergie par rayonnement d'une particule accélérée? Malgré mes (quelques) recherches je n'ai rien trouvé à ce sujet; si vous avez des pistes...
    Merci d'avance. Salut!
    Le premier précepte était de ne recevoir jamais aucune chose pour vraie. Descartes

  21. #17
    Floris

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Salut Rik, tu veux parler du rayonement synchrotron je crois? Hé bien sa je ne sais pas, je laisse la parole aux autres.
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  22. #18
    Floris

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par 09Jul85
    Ok.

    Maintenant comment résoudre l'apparent paradoxe entre :

    _ Une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier.

    _ Le barreau, après traversée du champ magnétique, voit sa vitesse diminuée donc son énergie cinétique aussi, qui a donc varié.
    Salut à toi. Ce que je comprend pas dans ton énoncé c'est que si je place un conducteur dans un champ magnetique, certe il se produit une induction lors de l'insertion du bareau ans le champ. Mais à ce que je sache, on ne conecte pas de charge aux bornes de ce conducteur, donc le conducteur ne présente pas de contre réaction, donc il n'est pas frainé! Enfin j'ai du louper quelque chose. Merci pour tes précisons.
    Flo
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

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  24. #19
    Floris

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    je me trompe?
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  25. #20
    Gwyddon

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par Floris
    Mais à ce que je sache, on ne conecte pas de charge aux bornes de ce conducteur, donc le conducteur ne présente pas de contre réaction, donc il n'est pas frainé!
    Flo
    En fait, tu oublies le fait qu'un solide est constitué de plusieurs particules (beaucoup particules !), et a une extension spatiale donc un moment d'inertie. Donc...
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

  26. #21
    juliendusud

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par 09Jul85
    J'en profite pour vous soumettre un petit problème que je trouve amusant, et qui finalement invite à réfléchir au sens à donner à "pertes d'énergie".

    On peut facilement montrer qu'une particule déviée par un champ magnétique ne voit pas son énergie cinétique varier. (1)

    Or si l'on considère un barreau carré conducteur de vitesse v0 (on néglige la gravitation) rentrant dans une zone de champ magnétique uniforme, en supposant qu'il est guidé (pas de rotation du barreau) que se passe-t'il en ce qui concerne la vitesse v après le passage dans ce champ ?

    On trouvera v différente de v0 (plus faible il me semble). Comment est-ce compatible avec le résultat (1) ?

    C'est une question qui m'a été posé aux ENS à l'oral des TIPE, et je la trouve vraiment intéressante et elle invite à bien réfléchir sur la notion d'énergie.
    Je suppose que les électrons de conduction vont subir la force de Lorentz et donc transmettre des chocs latéraux sur les parois du conducteur. Si celui ci est guidé celà va augmenter les frottements entre le conducteur et le guide d'où une petite perte d'énergie cinétique enregistrée à la sortie du champ.

  27. #22
    Floris

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Citation Envoyé par 09Jul85
    En fait, tu oublies le fait qu'un solide est constitué de plusieurs particules (beaucoup particules !), et a une extension spatiale donc un moment d'inertie. Donc...
    Donc? Hum je me le demande bien lol. J'aispaire que tu nous donnera la réponse.
    Bien à toi.
    flo
    Seul les imbéciles sont bourrés de certitudes !

  28. #23
    Gwyddon

    Re : Force exercée sur une particule par un champ magnétique

    Donc j'ai dit de la m**

    Enfin pas tout à fait quand même. Le truc, c'est qu'il y a une extension spatiale. On peut voir les choses comme le dit juliendusud, ou encore parler d'effet joule car dissipation d'énergie à cause du courant de conduction qui apparaît
    A quitté FuturaSciences. Merci de ne PAS me contacter par MP.

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