Aurélie dec 04

Force de Laplace, champ magnétique

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Tige sur plan incliné

On néglige les forces de frottement et le champ magnétique terrestre.

Deux barres conductrices sont disposées parallèlement suivant la ligne de plus grande pente d'un plan incliné d'un angle a sur l'horizontale. Elles sont distante de L; leurs extrémités supérieures sont rellées entre elles par un générateur de f.e.m E et par un interrupteur K. Une barre conductrice est posée perpendiculairement sur les deux barres précédentes. Le contact électrique se fait en M et N, on le suppose parfait et de résistance nulle.

 

  1. On crée dans la région où se trouve la barre MN un champ magnétique uniforme B perpendiculaire au plan des rails. On ferme K Quel doit être le sens de B pour que la barre MN puisse être en équilibre.
    - La barre MN a une résistance R et une masse m. Les autres résistances sont négligeables. Exprimer en fonction de E, R, L, m et a la norme de B pour que la barre soit en équilibre.
    E= 2 V ; R= 0,2 W ; L= 0,05 m ; m = 10 g ; a = 20 ° ; g=9,8 N/kg.



corrigé

La tige MN est en équilibre sous l'action de son poids, verticale, vers le bas, valeur mg.

de l'action des support R, perpendiculaire au plan

de la force de Laplace F perpendiculaire au plan défini par MN et le champ magnétique B.

La somme vectorielle des forces est nulle ; cette somme s'écrit, sur un axe parallèle aux rails et dirigé vers le haut :

-mg sina + B I L=0 ; B= mg sina / (I L)

de plus E= RI soit I= E/R ; B= mg R sina / (E L).

avec : L= 0,05 m ; m= 0,01 kg ; E= 2 V ; R= 0,2 W ; a = 20 ° ; g=9,8 N/kg.

B= 0,01*9,8*0,2*sin20/(2*0,05)= 0,067 T.





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