Un conducteur de longueur 20 cm parcouru par un courant I = 3 A est placé perpendiculairement à un champ magnétique B = 0.5 T. Calculer la force subie.
Solution :
\( F = I \cdot L \cdot B \cdot \sinθ = 3 \times 0.2 \times 0.5 \times 1 = 0.3 \, \text{N} \)
Direction : perpendiculaire au plan (règle de la main droite)
Exercice 3: Spire circulaire
Calculer le champ magnétique au centre d’une spire de rayon 5 cm parcourue par un courant de 2 A.
Un électron (q = -1.6×10-19 C) se déplace à 106 m/s perpendiculairement à un champ B = 0.1 T. Calculer la force magnétique.
Solution :
\( F = |q| \cdot v \cdot B \cdot \sin90° = 1.6 \times 10^{-19} \times 10^6 \times 0.1 = 1.6 \times 10^{-14} \, \text{N} \)
Sens : selon la règle de la main droite (négatif ⇒ sens inverse)
Exercice 5: Solénoïde
Un solénoïde de 1000 spires/m est parcouru par un courant I = 0.5 A. Calculer le champ magnétique à l’intérieur.
Solution :
\( B = \mu_0 \cdot n \cdot I = 4\pi \times 10^{-7} \times 1000 \times 0.5 = 6.28 \times 10^{-4} \, \text{T} \)
Exercice 6: Deux fils parallèles
Deux fils parallèles distants de 20 cm sont parcourus par des courants I₁ = I₂ = 10 A de même sens. Calculer la force par unité de longueur.
Solution :
\( \frac{F}{L} = \frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 10 \times 10}{2\pi \times 0.2} = 10^{-4} \, \text{N/m} \)
Attractive car courants de même sens
Exercice 7: Particule dans un champ
Un proton (m = 1.67×10-27 kg, q = 1.6×10-19 C) entre perpendiculairement dans B = 0.2 T avec v = 105 m/s. Calculer le rayon de sa trajectoire.
Une spire circulaire de rayon 3 cm parcourue par I = 0.5 A possède un moment magnétique m = 1.41×10-3 A·m². Calculer son nombre de spires.
Solution :
\( m = N \cdot I \cdot S = N \cdot I \cdot \pi R^2 \)
\( N = \frac{m}{I \pi R^2} = \frac{1.41 \times 10^{-3}}{0.5 \times \pi \times (0.03)^2} \approx 100 \, \text{spires} \)
Exercice 9: Champ terrestre
La composante horizontale du champ magnétique terrestre vaut B = 20 μT. Calculer le courant nécessaire dans un fil vertical pour annuler ce champ à 10 cm du fil.
Une particule α (q = +2e, m = 6.64×10-27 kg) entre dans un champ B = 1 T avec v = 106 m/s perpendiculaire à B.
1. Calculer le rayon de sa trajectoire
2. Déterminer sa fréquence de rotation
3. Calculer l’énergie cinétique en eV