Flashcards : Champ magnétique et force de Lorentz (57 cartes)

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1Question

Quelles sources naturelles ou matérielles de champ magnétique sont citées ?

Réponse

Les matériaux ferromagnétiques, la Terre, le Soleil, les jets de particules chargées et les courants électriques.

2Question

Qu’étudie la magnétostatique ?

Réponse

Les champs magnétiques produits par des courants qui ne dépendent pas du temps.

3Question

Quels mouvements électroniques peuvent produire un champ résultant dans les matériaux magnétiques ?

Réponse

Le mouvement orbital et le spin des électrons.

4Question

Que deviennent les pôles d’un aimant lorsqu’on le coupe en deux ?

Réponse

Chaque partie conserve un pôle Nord et un pôle Sud.

5Question

Quelle formule définit la force magnétique de Lorentz exercée sur une charge ?

Réponse

F⃗=q v⃗×B⃗\vec F=q\,\vec v\times\vec B

6Question

Quel effet la force magnétique de Lorentz a-t-elle sur l’énergie d’une particule ?

Réponse

Elle ne change pas l’énergie de la particule.

7Question

Quel est le rayon du mouvement circulaire d’une charge dans un champ magnétique uniforme perpendiculaire ?

Réponse

R=mv∣q∣BR=\frac{mv}{|q|B}

8Question

Que devient la trajectoire d’une charge si sa vitesse est oblique au champ magnétique uniforme ?

Réponse

Une hélice.

9Question

Quelle formule donne la force totale exercée sur une charge par des champs électrique et magnétique ?

Réponse

F⃗=q(E⃗+v⃗×B⃗)\vec F=q\left(\vec E+\vec v\times\vec B\right)

10Question

Quelle est l’expression de la force élémentaire de Laplace sur un conducteur parcouru par un courant ?

Réponse

dF⃗=I dl⃗×B⃗d\vec F=I\,d\vec l\times\vec B

11Question

Comment se définit la force de Laplace sur un conducteur parcouru par un courant ?

Réponse

La somme des forces de Lorentz exercées sur ses porteurs de charge.

12Question

Quelle force résultante subit une boucle de courant dans un champ magnétique uniforme ?

Réponse

Une force résultante nulle.

13Question

Quel effet mécanique une boucle de courant peut-elle subir dans un champ magnétique uniforme ?

Réponse

Un moment de force.

14Question

Quelle est la formule du moment de force sur une boucle de courant dans un champ magnétique ?

Réponse

M⃗=I S⃗×B⃗=μ⃗×B⃗\vec{\mathcal M}=I\,\vec S\times\vec B=\vec\mu\times\vec B

15Question

Comment le moment dipolaire magnétique d’une boucle est-il défini ?

Réponse

μ⃗=IS⃗\vec\mu=I\vec S

16Question

Quelle orientation le moment de force impose-t-il au moment dipolaire magnétique ?

Réponse

Il tend à l’aligner avec le champ magnétique.

17Question

Quand le moment de force sur une boucle est-il nul ?

Réponse

Lorsque le moment dipolaire magnétique et le champ sont parallèles.

18Question

Qu’a montré Hans Christian Oersted en 1820 au sujet d’un courant et d’une boussole ?

Réponse

Un courant dévie l’aiguille d’une boussole, indiquant qu’il crée un champ magnétique.

19Question

Que crée toute charge électrique en mouvement ?

Réponse

Un champ magnétique.

20Question

Quelle expression donne le champ élémentaire créé en M par un élément de courant en P ?

Réponse

dB⃗(M)=μ04πI dl⃗×PM→PM3d\vec B(M)=\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I\,d\vec l\times\overrightarrow{PM}}{PM^3}

21Question

Quelle expression donne le champ résultant en M selon la loi de Biot et Savart ?

Réponse

B⃗(M)=∫ABdB⃗(M)=∫ABμ04πI dl⃗×PM→PM3\vec B(M)=\int_A^B d\vec B(M)=\int_A^B\frac{\mu_0}{4\pi}\frac{I\,d\vec l\times\overrightarrow{PM}}{PM^3}

22Question

Quelle est l’expression du champ au centre d’une boucle circulaire de rayon RR parcourue par un courant II ?

Réponse

B⃗(O)=μ0I2R u⃗z\vec B(O)=\frac{\mu_0 I}{2R}\,\vec u_z

23Question

Quelle est l’expression du champ sur l’axe d’une boucle circulaire à la distance zz de son centre ?

Réponse

B⃗(M)=μ0IR22(R2+z2)3/2 u⃗z\vec B(M)=\frac{\mu_0 I R^2}{2(R^2+z^2)^{3/2}}\,\vec u_z

24Question

Quelle est l’expression du champ à la distance rr d’un fil rectiligne infini parcouru par un courant II ?

Réponse

B⃗(r)=μ0I2πr u⃗θ\vec B(r)=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}\,\vec u_\theta

25Question

En quelle année le théorème d’Ampère a-t-il été établi ?

Réponse

En 1822.

26Question

Que relie le théorème d’Ampère sur un contour fermé orienté ?

Réponse

La circulation du champ magnétique à la somme algébrique des courants traversant la surface délimitée par le contour.

27Question

Quelle formule exprime le théorème d’Ampère pour un contour fermé orienté CC ?

Réponse

∮CB⃗⋅dl⃗=μ0Ienlaceˊ\oint_C\vec B\cdot d\vec l=\mu_0 I_{\mathrm{enlacé}}

28Question

Comment détermine-t-on le champ en appliquant le théorème d’Ampère ?

Réponse

On exploite les symétries, choisit un contour adapté, calcule la circulation et le courant enlacé, puis applique le théorème.

29Question

Quelle est l’expression du champ magnétique à l’extérieur d’un cylindre infini parcouru par un courant total II ?

Réponse

B⃗(r)=μ0I2πr u⃗θ\vec B(r)=\frac{\mu_0 I}{2\pi r}\,\vec u_\theta pour r>Rr>R.

30Question

Quelle est l’expression du champ magnétique à l’intérieur d’un cylindre infini à courant uniformément réparti ?

Réponse

B⃗(r)=μ0Ir2πR2 u⃗θ\vec B(r)=\frac{\mu_0 I r}{2\pi R^2}\,\vec u_\theta pour r<Rr<R.

31Question

Quelle est la norme du champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde infini ?

Réponse

B=μ0nIB=\mu_0 n I.

32Question

Quelle est la direction du champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde infini ?

Réponse

Il est parallèle à l’axe de la bobine.

33Question

Quelle est la valeur du champ magnétique à l’extérieur d’un solénoïde infini ?

Réponse

Elle est nulle.

34Question

Quelle est l’unité SI du champ magnétique ?

Réponse

Le tesla.

35Question

Quelle valeur atteint le champ magnétique terrestre à Paris ?

Réponse

47 μT.

36Question

Quel champ produisent les aimants supraconducteurs du LHC ?

Réponse

8,3 T.

37Question

Combien d’aimants dipolaires le LHC utilise-t-il pour courber les faisceaux ?

Réponse

1 232 aimants dipolaires.

38Question

Dans quels cas la force magnétique exercée sur une charge est-elle nulle ?

Réponse

Lorsque la charge est immobile, nulle ou se déplace parallèlement au champ magnétique.

39Question

Comment déterminer le sens de la force magnétique de Lorentz ?

Réponse

Avec la règle de la main droite appliquée au produit vectoriel.

40Question

Quelle formule donne le pas de l’hélice d’une particule chargée ?

Réponse

d=v∥Td=v_{\parallel}T

41Question

Comment le vecteur surface d’une boucle est-il orienté par rapport au courant ?

Réponse

Il suit la règle de la main droite par rapport au sens du courant.

42Question

Dans quelle unité s’exprime le moment dipolaire magnétique ?

Réponse

En A·m².

43Question

Comment un moteur électrique maintient-il la rotation de sa boucle ?

Réponse

Il inverse alternativement le sens du courant dans la boucle.

44Question

Quelle est la valeur de la perméabilité magnétique du vide ?

Réponse

μ0=4π×10−7 T m A−1\mu_0=4\pi\times10^{-7}\ \mathrm{T\,m\,A^{-1}}

45Question

Comment déterminer le sens du champ élémentaire créé par un courant ?

Réponse

Avec la règle de la main droite.

46Question

Quelle orientation le champ magnétique prend-il par rapport aux plans de symétrie d’une distribution de courants ?

Réponse

Il est perpendiculaire à ces plans.

47Question

À quels types de courants s’applique la loi de Biot et Savart ?

Réponse

Aux courants filiformes, surfaciques et volumiques.

48Question

Quelle approximation du champ axial d’une boucle s’applique lorsque z≫Rz\gg R ?

Réponse

B⃗(M)≃μ0IR22z3 u⃗z\vec B(M)\simeq\frac{\mu_0 I R^2}{2z^3}\,\vec u_z

49Question

À quelle application peut servir le champ créé par une boucle parcourue par un courant ?

Réponse

À réaliser un électro-aimant.

50Question

Quelle forme ont les lignes de champ autour d’un fil rectiligne parcouru par un courant ?

Réponse

Ce sont des cercles concentriques dans des plans perpendiculaires au fil.

51Question

Comment s’oriente le champ autour d’un fil rectiligne parcouru par un courant ?

Réponse

Selon la règle de la main droite.

52Question

Comment évolue la densité des lignes de champ d’un fil rectiligne avec la distance ?

Réponse

Elle diminue avec la distance au fil.

53Question

Comment le théorème d’Ampère attribue-t-il un signe au courant enlacé ?

Réponse

Le courant dans le sens de la règle de la main droite est positif, et le courant opposé est négatif.

54Question

Dans quelles conditions le théorème d’Ampère présenté est-il valable ?

Réponse

Pour des courants continus et un champ magnétique créé dans le vide.

55Question

Comment varie le champ magnétique à la traversée de la surface d’un cylindre parcouru par un courant ?

Réponse

Il est continu.

56Question

Qu’est-ce qu’un solénoïde ?

Réponse

Une bobine longue ou un ensemble de spires jointives connectées en série et parcourues par le même courant.

57Question

Que devient le sens du champ magnétique si le courant dans un solénoïde est inversé ?

Réponse

Il s’inverse également.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 25 questions sur Champ magnétique et force de Lorentz.

1. Parmi les éléments suivants, lequel est cité comme une source de champ magnétique ?

2. Une équipe étudie les champs produits par des courants dont l’intensité reste constante au cours du temps. Quelle branche de la physique décrit cette étude ?

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