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Niveau école ingénieur
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Champ magnétique -Cylindre infini

Posté par
YoussefMr
08-05-21 à 01:49

Bonsoir,
je veux montrer que l'induction magnétique créée par un cylindre de longueur infinie s'écrit sous la forme : \vec{B}(M)=\mu_0/2.\vec{j} \wedge \vec{OM}
mais je sais pas par qu'elle formule je dois commencer
merci

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique -Cylindre infini 08-05-21 à 09:37

Bonjour
Bizarre cette formule.  Avec les notations habituelles, elle n'est pas homogène.  Tu peux fournir un énoncé complet du problème ainsi qu'un scan du schéma qui l'accompagne éventuellement  ?

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique -Cylindre infini 08-05-21 à 10:20

Réflexion faite, cette formule peut convenir (oublie le problème d'homogénéité) à condition de se limiter à des points M situés à l'intérieur du cylindre. A confirmer...
Si oui, commence par étudier les symétries et les invariances de la source du champ. Tu verras alors qu'il est possible d'utiliser le théorème d'Ampère. Tu as intérêt à utiliser un système de coordonnées cylindriques...

Posté par
YoussefMr
re : Champ magnétique -Cylindre infini 09-05-21 à 13:18

Bonjour,
Oui c'est à l'interieur du cylindre infini
donc j'applique le Theo d'ampère je trouve B(M)=0 I/2pi*r
et on a I=j*pi*r2
alors I/pi*r=j*r=j*OM*sin(pi/2)=jOM
?

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique -Cylindre infini 09-05-21 à 14:29

”En gros”, c'est cela mais ta rédaction manque de précision. Je te rappelle les différentes étapes ; tu pourras consulter la fiche suivante, en particulier les paragraphes III et VII.2; j'utilise d'ailleurs par la suite les coordonnées cylindriques précisées sur le schéma de la partie VII.2 :


1ère étape : analyse des symétries de la source : tout plan contenant le point M où on cherche à déterminer le vecteur champ et contenant l'axe (Oz) du cylindre est plan de symétrie de la source. Le vecteur champ est donc perpendiculaire à ce plan ; donc :

\overrightarrow{B_{(M)}}=B(r,\theta,z).\overrightarrow{u_{\theta}}

2ième étape : analyse des invariances de la source :

* invariance par rotation autour de l'axe (Oz) : B ne dépend pas de ;

* invariance par translation suivant (Oz) puisque le cylindre est supposé de longueur infinie : B ne dépend pas de z.

Synthèse des deux premières étapes :

\overrightarrow{B_{(M)}}=B(r).\overrightarrow{u_{\theta}}

3ième étape : compte tenu de l'étude précédente, il est possible d'appliquer le théorème d'Ampère à un cercle de rayon r dont le centre est un point H de l'axe (Oz) :

\usepackage{wasysym} \oint B.\overrightarrow{dl}=\mu_{o}.\iint\overrightarrow{j}.\overrightarrow{dS}

Soit, compte tenu des symétries et des invariances déjà étudiées :

B.2\pi.r=\mu_{o}.j.\pi.r^{2} donc : B=\frac{\mu_{o}}{2}\cdot j\cdot r

Soit :

\overrightarrow{B_{(M)}}=\frac{\mu_{o}}{2}\cdot j\cdot r\cdot\overrightarrow{u_{\theta}}

Je te laisse vérifier que ce résultat est cohérent avec la formule que tu as fournie dans ton premier message.

Posté par
YoussefMr
re : Champ magnétique -Cylindre infini 09-05-21 à 16:03

Bonjour,
Oui c'est exactement ce que j'ai fais dans ma feuille
et pour le passage à la formule du produit vectoriel, ce que j'ai envoyé est correct?
Merci

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique -Cylindre infini 09-05-21 à 18:37

Ton message du 09-05-21 à 13:18 établit une égalité entre un scalaire et un produit vectoriel. C'est évidemment faux ! Il suffit d'exprimer les vecteur dans la base cylindro-polaire défini sur le schéma de mon document :

\overrightarrow{j}=j.\overrightarrow{u_{z}}\quad;\quad\overrightarrow{OM}=r.\overrightarrow{u_{r}}+z.\overrightarrow{u_{z}}

Tu peux ainsi facilement montrer que la formule fournie dans ton premier message est cohérente avec celle que j'ai démontrée à 14h29.



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