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Champ magnétique sur une ligne infinie

Posté par
hiken
09-12-17 à 20:36

Bonsoir,

Voila je planche sur un exercice,
Le sujet est le suivant,
Donner l'expression des composantes de H(x,y) du champ magnétique H(x,y) engendré en tout point M(x,y,z) de l'espace par un fil conducteur infiniment fin, de longueur infinie, parallèle à l'axe des z, qui passe par le point O(0,0,0) origine du repère cartésien et qui est parcouru par un courant constant I vers les z croissants.

Ma réponse :

On passe en coordonnées cylindrique
On cherche la direction de H et s'il y a des invariance par translation et/ou rotation
   -   Le plan contenant la ligne et passant par M laisse la distribution de courant inchangée.
   -   Invariance par rotation autour de la ligne et par translation dans la direction de l'axe z.
Donc H est perpendiculaire à la ligne de courant et ne dépend que de r.

On applique le théorème d'Ampère pour sur un cercle centré en P(le projeté orthogonal de M sur la ligne).
Donc H(r)*2pir=I
Donc H(r)=I/(2pir)
Or r=sqrt(x^2+y^2)
Donc H=I/(2pi(x^2+y^2]
Donc, je trouve H pour un point quelconque mais je n'arrive pas à déterminer ses deux composantes.
Je devrais trouver quelque chose du genre H=...*ex+....*ey
Mais je ne trouve pas.

Merci de m'avoir lu
Cordialement

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique sur une ligne infinie 09-12-17 à 20:55

Bonsoir

Sous réserve d'un sens adapté du courant, en coordonnées cylindro-polaires (coordonnées cylindriques), tu obtiens :

\overrightarrow{H}=\frac{I}{2\pi\sqrt{x^{2}+y^{2}}}\cdot\overrightarrow{e_{\theta}}

avec :

\overrightarrow{e_{\theta}}=\overrightarrow{e_{z}}\wedge\overrightarrow{e_{r}}

et :

\overrightarrow{e_{r}}=\frac{\overrightarrow{OP}}{\Vert\overrightarrow{OP}\Vert}=\frac{x.\overrightarrow{e_{x}}+y.\overrightarrow{e_{y}}}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}}

Tu devrais pouvoir t'en sortir avec cela même si, à mon avis, rester en coordonnées cylindro-polaires, est plus simple et compréhensible.

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique sur une ligne infinie 09-12-17 à 22:01

Petite confusion de notations que je rectifie :

\overrightarrow{e_{r}}=\frac{\overrightarrow{PM}}{\Vert\overrightarrow{PM}\Vert}=\frac{x.\overrightarrow{e_{x}}+y.\overrightarrow{e_{y}}}{\sqrt{x^{2}+y^{2}}}

Posté par
hiken
re : Champ magnétique sur une ligne infinie 17-12-17 à 18:17

Bonsoir,

Désolé de revenir vers vous aussi tard,
J'ai résolu mon problème en utilisant les relations suivants:
e(theta)=-sin(t)*ex+cos(t)*ey
avec sin(t)=y/rhp et cos(t)=x/rho

Cependant je n'arrive pas à exprimer les composantes cartésiennes avec les indices que vous m'avez donnés.

Pouvez-vous me donner plus d'indications s'il vous plait?

Je trouve que rester en coordonnées cylindriques est plus pratique mais je pense que cette question est là pour s'assurer que nous sachions passer d'un système à l'autre.

Posté par
vanoise
re : Champ magnétique sur une ligne infinie 17-12-17 à 18:58

Tu te compliques fortement la vie !
Utilise la formule du produit vectoriel que je t'ai fournie en remarquant :

\overrightarrow{e_{z}}\wedge\overrightarrow{e_{x}}=\overrightarrow{e_{y}}\quad;\quad\overrightarrow{e_{z}}\wedge\overrightarrow{e_{y}}=-\overrightarrow{e_{x}}

Posté par
hiken
re : Champ magnétique sur une ligne infinie 25-12-17 à 14:01

J'ai compris !

Merci pour votre aide !



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