Objet électrostatique en rotation et champ magnétique

[inviteafe94a74]

Bonjour,

On prend un objet en forme de barre, il possède une charge électrostatique -E à chaque bout et +2E au centre. Il tourne à la vitesse de rotation w perpendiculaire à son axe longitudinal.

1/ Est ce que cet objet crée un champ magnétique ?

Si oui: on lui donne une vitesse de translation V et on le fait passer au travers d'un champ magnétique de telle manière que la vitesse V est beaucoup plus intense que l'attraction du champ magnétique.

2/ Est ce que la barre s'oriente pour que le N créé par la barre soit en face du sud du champ magnétique externe ?

Si oui:

3/ Est ce que la vitesse de rotation w de la barre diminue ou augmente ? Pourquoi ?

Merci d'avance pour vos réponse.
Bon dimanche
A+
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[arrial]

Salut,


On prend un objet en forme de barre, il possède une charge électrostatique -E à chaque bout et +2E au centre. Il tourne à la vitesse de rotation w perpendiculaire à son axe longitudinal.
1/ Est ce que cet objet crée un champ magnétique ?
♦ des charges, je dirais plutôt +Q et -Q …
♦ Il s'agit donc d'un dipôle, et un dipôle en mouvement rayonne en effet un champ magnétique.
Si oui: on lui donne une vitesse de translation V et on le fait passer au travers d'un champ magnétique de telle manière que la vitesse V est beaucoup plus intense que l'attraction du champ magnétique.
♦ Comment peux-tu comparer l'intensité d'une vitesse [m/s] à celle d'une force [kg.m/s²] ?
2/ Est ce que la barre s'oriente pour que le N créé par la barre soit en face du sud du champ magnétique externe ?
♦ tu as une charge (+) et une charge (-) qui tournent dans le même sens, et ont donc des actions antagonistes. Alors définir un pôle N et un pôle S me parait un peu osé …
Tu as mis le problème en équation ?
Si oui:
3/ Est ce que la vitesse de rotation w de la barre diminue ou augmente ? Pourquoi ?
♦ Tu vas peut-être nous le dire … mais pourquoi cette vitesse de translation ? quelle action pourrait-elle modifier la vitesse de rotation par ailleurs ?

Je crains bien que tu présumes de la simplicité du problème, mais que tu spécules sur des effets non assurés …



@+

[invite2b505b01]

Bonjour,

Qualitativement, si l'axe de rotation passe, comme je le suppose, par le centre de la barre, le système est équivalent à une spire. On peut pousser jusqu'au dipôle magnétique (selon l'axe de rotation). Plongé dans un champ magnétique uniforme, on connait le moment qui s'applique dessus (produit vectoriel), tendant à l'orienter dans le sens du champ externe. Pas de ralentissement.

Par contre, s'il y a une vitesse, la force de Laplace s'applique à chaque charge et ça devient pénible.

[inviteafe94a74]

Merci pour vos réponses

des charges, je dirais plutôt +Q et -Q …

oui, sorry !

Comment peux-tu comparer l'intensité d'une vitesse [m/s] à celle d'une force [kg.m/s²] ?

C'est juste pour dire que l'aimant n'a pas vraiment le temps d'attirer assez vite vers lui la barre, sinon il y a collision. Je sais pas si je me fais bien comprendre ?

tu as une charge (+) et une charge (-) qui tournent dans le même sens, et ont donc des actions antagonistes. Alors définir un pôle N et un pôle S me parait un peu osé …
Tu as mis le problème en équation ?

Non, c'est pour cela que je demande. Je ne sais pas faire les calculs. La répartition de la charge +Q au centre de la barre est sur la moitié de la distance. Un quart de la distance possède la charge -Q/2 en bout de chaque côté de la barre. Comme la barre tourne en son centre de gravité. Les déplacement en charge négative sont plus importants quand charge positive et donc je me disais intuitivement (je sais c'est pas terrible mais je sais pas faire les calculs) que cela faisait apparaitre un champ magnétique.

Tu vas peut-être nous le dire … mais pourquoi cette vitesse de translation ? quelle action pourrait-elle modifier la vitesse de rotation par ailleurs ?

Je sais pas, 1/ je me dis quand entrant dans un champ magnétique ou en sortant du champ cela pouvait modifier la vitesse de rotation ou alors 2/ le fais que la barre s'oriente dans le champ fait qu'elle pourrait perdre en vitesse de rotation ?

Par contre, s'il y a une vitesse, la force de Laplace s'applique à chaque charge et ça devient pénible.

Je ne comprends pas, qu'est ce qui devient pénible ?

a+

[A voir en vidéo sur Futura]

[arrial]

si l'axe de rotation passe, comme je le suppose, par le centre de la barre, le système est équivalent à une spire

Mais as-tu bien conscience que dans cette spire, il y a deux charges opposées tournant dans le même sens ? Donc des courants opposés ??

[arrial]

qu'est ce qui devient pénible ?

… la mise en équation du phénomène …

[inviteccac9361]

Bonjour,

Un lien vers une discussion similaire:
http://forums.futura-sciences.com/ph...mouvement.html

♦ Il s'agit donc d'un dipôle, et un dipôle en mouvement rayonne en effet un champ magnétique.

Effectivement,
et sachant que le champ magnétique est un effet relativiste,
se pourrait-il que cet effet n'apparaisse qu'en presence d'un champ gravitationnel ?

[inviteafe94a74]

Mais as-tu bien conscience que dans cette spire, il y a deux charges opposées tournant dans le même sens ? Donc des courants opposés ??

Par rapport à ce que j'ai apporté en plus, est ce qu'un champ magnétique apparait ou pas ? :

Les déplacement en charge négative sont plus importants quand charge positive et donc je me disais intuitivement (je sais c'est pas terrible mais je sais pas faire les calculs) que cela faisait apparaitre un champ magnétique.

Si vous pouvez m'éclairer là dessus ? En fait, il y a une répartition constante de la charge tout au long de la barre. Elle tourne autour de son centre de gravité.

Merci pour le lien ci-dessus effectivement il y a le rayon dans la formule...

[invite2b505b01]

Mais as-tu bien conscience que dans cette spire, il y a deux charges opposées tournant dans le même sens ? Donc des courants opposés ??

Bah si j'ai bien compris le problème : non. Une barre avec -Q à chaque extrémité et +2Q au milieu, donc si l'axe passe par le milieu il n'y a que des charges négatives qui tournent, et ce, dans le même sens. (et si l'axe passe par un autre point, pourquoi ne pas additionner les dipôles magnétiques en première approximation ?)

Sinon, en règle générale, le mouvement d'une charge électrique crée un champ magnétique.

Quant à la barre chargée uniformément, on peut aussi l'approximer par une spire/dipôle élémentaire. Mais je n'ai pas envie de faire le calcul pour le moment, surtout sans savoir si ça va être utile.

[arrial]

Bah si j'ai bien compris le problème : non.

… 'fectivement : j'avais mal lu. Faut dire que je ne vois pas ce que ça peut bien représenter …

[invite2b505b01]

J'sais pas trop, c'est pour ça que j'ai la flemme; mais je pensais à quelque chose comme une molécule...

[inviteafe94a74]

J'sais pas trop, c'est pour ça que j'ai la flemme; mais je pensais à quelque chose comme une molécule...

Oui, c'est une molécule du genre CO2. Je pensais qu'avec une barre les calculs seraient plus simples...

[arrial]

c'est une molécule du genre CO2

… devrait alors plutôt tourner autour de son barycentre, non ? …

[invite2b505b01]

Franchement, si vous voulez avoir des réponses précises, il faut bien exposer votre problème et vos questions sans perdre la moitié au passage. Je pense avoir répondu à vos premières interrogations, et si vous voulez des précisions, il faut nous en dire plus.

Enfin, la force exercée par un champ magnétique uniforme et constant sur une charge électrique est orthogonale à son mouvement et ne travaille donc pas. Il n'y a donc pas de variation d'énergie du système.

[inviteafe94a74]

Franchement, si vous voulez avoir des réponses précises, il faut bien exposer votre problème et vos questions sans perdre la moitié au passage.

Eh bien, je me demande s'il est possible d'orienter des molécules de CO2 (sous forme de gaz) pour les faire passer au travers d'une grille (nanotechnologies) à l'aide d'un aimant permanent ? Si on peut les orienter, on peut les faire passer au travers (de manière statistique, toutes ne passeront pas ! en fait peu passeront...) d'un côté et les bloquer lorsqu'elles viennent de l'autre côté, idem toutes ne seront pas bloquées. Du coup, on se retrouverait avec une force non nul sur la grille et on pourrait récupérer cette énergie à partir d'une seule source de chaleur. Bien entendu, il faut une pression faible genre 0.1 mBar pour permettre de les orienter avec le champ magnétique. Certes, il faut construire la grille mais si sur le plan théorique ça fonctionne alors on arrivera bien à construire une grille de ce genre un jour je pense. De toutes façons, c'est intéressant je trouve.

Cela suppose que les molécules tournent. On peut peut être partir sur des statistiques, certaines tourneront, certaines auront le bon vecteur vitesse, etc. Mais au final même s'il reste 1% des molécules c'est déjà quelque chose.

Je pense avoir répondu à vos premières interrogations

et je vous en remercie !

… devrait alors plutôt tourner autour de son barycentre, non ? …

c'est bien de le faire remarquer

[arrial]

je me demande s'il est possible d'orienter des molécules de CO2 (sous forme de gaz) pour les faire passer au travers d'une grille (nanotechnologies) à l'aide d'un aimant permanent ?

… il vaudrait sans doute mieux s'orienter vers un électret, ou tout autre moyen de créer un champ électrique permanent, non ? …

[invite2b505b01]

… il vaudrait sans doute mieux s'orienter vers un électret, ou tout autre moyen de créer un champ électrique permanent, non ? …

Tout à fait.
C'est à peu près le principe d'un four à micro-ondes.
Le champ électrique aligne des dipôles électriques, dont les molécules sont de superbes exemplaires, quand le champ magnétique oriente des dipôles magnétiques (~petites spires). Dans votre cas, ce serait en effet l'utilisation d'un champ électrostatique qui serait intéressant.
Par contre, je bloque un peu sur la suite... Une force, ce n'est pas une énergie...

[inviteafe94a74]

Tout à fait, mais pour démontrer que cela pourrait fonctionner, des aimants gardent longtemps leur aimantation et ne nécessite pas d'énergie pour agir, il y a fallu de l'énergie pour les créer mais ils la garde longtemps. Si on ne prend qu'une grille avec des distances importantes pour la démonstration alors les rotations permettent de modifier l'orientation. C'est certain que pour un fonctionnement optimal donc une puissance massique importante il faut travailler sur de petites distances et là la rotation va agir très peu donc le champ électrique et plus adapté mais je trouve que ça complique la démonstration à faire car il faut fournir plus souvent de l'énergie au système...mais on peut peut être combiner les deux ?

Par contre, je bloque un peu sur la suite... Une force, ce n'est pas une énergie...

si une force existe sur la grille je peux l'utiliser pour déplacer un objet, ou faire tourner une génératrice électrique (avec BEAUCOUP de grilles !!!), on place la grille comme sur une roue à eau.

[invite2b505b01]

Je vous arrête tout de suite : si le système est censé produire une puissance gratuitement ça ne marchera pas.

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je trouve que le niveau de cette discussion commence à ressembler à celui de "Science et Bêtises".

Dans un four à micro-ondes, les orientations des molécules son dues exclusivement au champ électrique.
On peut orienter des certains atomes avec un champ magnétique, mis il faut un très grand champ magnétique, de l'ordre du tesla.

Mais même ainsi, dans le deux cas la proportion d'atomes ou molécules orientées est ridiculement petite. Statistiquement, moins de une pour mille, pour des champs habituels.

Donc, toute cette histoire d'aligner des molécules et les faire passer par une grille c'est des histoires pour bébés (ou pour des journalistes de "Science et Bêtises").
Au revoir.

[invite2b505b01]

Dans un four à micro-ondes, les orientations des molécules son dues exclusivement au champ électrique.

C'est ce qu'on a dit; pas besoin d'être méprisant.

[arrial]

Je vous arrête tout de suite : si le système est censé produire une puissance gratuitement ça ne marchera pas.

… c'est vrai, ça : je veux ma part …

[invite6dffde4c]

Ici:

Tout à fait.
C'est à peu près le principe d'un four à micro-ondes.
Le champ électrique aligne des dipôles électriques, dont les molécules sont de superbes exemplaires, quand le champ magnétique oriente des dipôles magnétiques (~petites spires). Dans votre cas, ce serait en effet l'utilisation d'un champ électrostatique qui serait intéressant.
Par contre, je bloque un peu sur la suite... Une force, ce n'est pas une énergie...

...................

[invite2b505b01]

Je réponds à Arrial, qui dit qu'il faut un champ électrique, en disant "tout à fait", le champ électrique oriente les molécules, quand (dans le sens de "en revanche") le champ magnétique tendrait à orienter des dipôles magnétiques. J'ai jamais dit que le four micro ondes utilisait le champ magnétique pour orienter les molécules...

Vous voyez vraiment ce que vous voulez voir.
Ou alors je me trompe et le champ magnétique n'a pas d'effet sur les dipôles magnétiques ?

Humblement,

[inviteafe94a74]

On peut orienter des certains atomes avec un champ magnétique, mis il faut un très grand champ magnétique, de l'ordre du tesla.

Je ne savais pas que le champ devait être aussi intense pour des molécules polaires en rotation.

pas besoin d'être méprisant.

Merci J'ai subit à plusieurs reprises durant mes études des enseignants méprisant de la sorte envers moi ou les autres ! C'est immonde ! Le pire c'est qu'on répète ce genre de comportement. A croire que maitriser un domaine donne le droit d'être aussi inhumain, style Doc. House...

Je vous arrête tout de suite : si le système est censé produire une puissance gratuitement ça ne marchera pas.

Un panneau solaire fonctionne bien gratuitement. Ici c'est retirer de l'énergie à partir de la chaleur, il y aurait bien entendu un refroidissement des molécules.


Savez vous quel ordre de grandeur il faut pour orienter une molécule comme le CO2 avec un champ électrique ? Faut-il énormément de puissance comme avec des aimants permanents ?


Et encore merci pour votre patiente.

[arrial]

Je ne savais pas que le champ devait être aussi intense pour des molécules polaires en rotation.
C'est pourquoi j'invoquais en priorité l'usage du champ électrique …

J'ai subit à plusieurs reprises durant mes études des enseignants méprisant de la sorte envers moi ou les autres ! C'est immonde !
Et ces saloupiots d'étudiants qui viennent en cours en grosses wouatures allemandes, ils ne sont pas méprisants, peut-être ?

Le pire c'est qu'on répète ce genre de comportement. A croire que maitriser un domaine donne le droit d'être aussi inhumain, style Doc. House...
Ah ! j'adoôre … mon gourou préféré ‼

Un panneau solaire fonctionne bien gratuitement.
Mais, ça l'épuise le pÔvre ‼ il va finir à faire la manche en naine rouge par notre faute ‼ et les pauvres travailleurs chinois exploités à faire les panneaux …

Ici c'est retirer de l'énergie à partir de la chaleur, il y aurait bien entendu un refroidissement des molécules.
Eh oui. Elles sauteront moins bien, après …


@+

[inviteccac9361]

Bonjour,

Un panneau solaire fonctionne bien gratuitement. Ici c'est retirer de l'énergie à partir de la chaleur, il y aurait bien entendu un refroidissement des molécules.

Peut-être un lien à creuser avec la refrigeration magnetique ?
Refrigeration magnetique

Savez vous quel ordre de grandeur il faut pour orienter une molécule comme le CO2 avec un champ électrique ? Faut-il énormément de puissance comme avec des aimants permanents ?

5 Tesla ici, mais c'est vrai qu'on est pas dans les mêmes conditions, mais j'ai l'impression qu'on parle plutot de rendement que de densité de flux magnetique.
http://fr.wikipedia.org/wiki/Tesla_(unit%C3%A9)

Actuellement (2009), le principal obstacle à une industrialisation est le champ magnétique très élevé (de l'ordre de 5 teslas) qu'il faut générer afin de pouvoir obtenir des rendements intéressants[2].

http://fr.wikipedia.org/wiki/R%C3%A9...agn%C3%A9tique