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circuit dans un champ magnétique non uniforme

Posté par
abdalnour
24-02-09 à 16:23

Bonjour à tous,
j'ai un petit problème:
Soit un circuit carré de resistance R,de coté a,soumis a la pesanteur g=g.z (z vers le bas),plongé dans un champ magnétique B=(Bo-bz)Ux.
Je cherche a calculer la force de laplace qu'il subit:j'intègre donc I.dl^B sur le carré mais je trouve un résultat bizarre:
la force possède une composante en y (!?) et sa composante en -z(ouf ça c'est logique) croit avec z(ce qui me parait pas logique)...
voila j'aimerais votre avis et de l'aide si possible...
merci d'avance!

Posté par
Marc35
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 24-02-09 à 21:53

Bonsoir,
Je ne comprends pas  ce que veut dire "B=(Bo-bz)Ux"...
B0 => OK
z => altitude, je présume (avec axe z orienté vers le bas)
b => constante ?
Ux => vecteur unitaire sur l'axe dse x ? Ou autre chose ?

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 25-02-09 à 10:15

excusez moi j'ai oublié de mttre en grav le sceteurs:
Soit un circuit carré de resistance R,de coté a,soumis a la pesanteur g=g.z (z vers le bas),plongé dans un champ magnétique B=(Bo-bz)Ux.

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 25-02-09 à 10:16

Soit un circuit carré de resistance R,de coté a,soumis a la pesanteur g=g.z (z vers le bas),plongé dans un champ magnétique B=(Bo-bz)Ux.

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 10:24

up

Posté par
Marc35
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 13:03

Bonjour,
Pour ce que j'ai compris ou pas compris :
- un carré conducteur de résistance R et de côté a.
- soumis à la pesanteur
- plongé dans un champ magnétique B = B0 - bz
  B0 : valeur de référence du champ magnétique (à quel z ?)
  b : constante > 0 (je suppose)
  z : altitude
  B est dirigé suivant l'axe x
- le carré est positionné où ?... Je ne sais pas. On va supposer qu'il est centré verticalement sur l'axe z
- L'origine du repère est où ?

Une composante de la force de Laplace selon l'axe y, ça me paraît normal. Les côtés verticaux du carré sont traversés par un courant qui a pour direction l'axe z (enfin, je pense...).
Donc  \vec{F}\,=\,I\,\vec{dl}\,\wedge\,\vec{B}
\vec{dl} est dirigé selon z et \vec{B} est dirigé selon x donc la force \vec{F}  est dirigée suivant y (direction ! ).
Si le carré n'est pas dans le plan yOz, à mon avis, il est soumis à un couple de forces qui le fait tourner (s'il peut tourner ! ) pour le placer dans ce plan. Il est alors soumis à deux forces opposées. De plus, les forces élémentaires sur les côtés verticaux dépendent de z donc il y a peut-être une possibilité de basculement du carré...
Pour les forces sur les côtés horizontaux, le champ magnétique, ne dépendant que de z, est constant (en supposant que le carré est bien comme je le pense...).
Les forces sur les deux côtés horizontaux sont en sens contraire mais elles n'ont pas la même valeur puisque le champ magnétique n'a pas la même valeur.
Laquelle est la plus grande ?
Ceci rejoint la question "sa composante en -z(ouf ça c'est logique) croit avec z(ce qui me parait pas logique)..."
Je pense que le champ magnétique doit diminuer si on s'éloigne sur l'axe z  (B0 doit être le maximum) sinon c'est bizarre...
De plus, la formule B = B0 - bz  doit être valable pour une certaine amplitude de z. Sinon, au-delà d'un certain z, B devient négatif... Cela signifie qu'il change de sens ? Ou alors on s'arrête quand il est nul ?
Cela manque de précision...

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 15:17

Bonjour et merci de votre réponse;
je n'ai pas beaucoup plus de précision:
le carré est bien dans le plan y-o-z et est "comme vous le pensez" ie ses cotés sont deux a deux parrallèlles aux axes;
b est une constante quelconque différente de o et Bo une constante quelconque.
Une fois que j'aurais trouver la force avec certitude je n'utliserais que la composante en z car l'énoncé le précise(le cadre est astreint a translater selon z)
Je trouve l'expression suivante
F=(-z'*b²*a/R)[(2az+a²)Uz+(z²+(z+a)²)Uy)

A part que z est positif car le cadre tobe, il n'y a pas d'amplitude.
Que pensez vous de mon expression?De plus j'ai eu du mal a faire mon intégraton parce que selon le signe de b le sens du courant est différent donc le sens du dl.J'ai donc utilsé que b*dl était toujours positif...

Merci encore

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 15:21

O------------------------------------------------------>
|                                             y
|               I------I
|               I      I
|               I      I
|               I------I
|
| z
|
|
v

voia c'est mieux que paint....le sens plus est le sens trigo dans le carré

d'ailleurs x est vers nous!le repère est donc indirect?!?je vens seulement de remarquer...

Merci

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 17:33

Bonjour,

Attention b n'est pas une constante sinon il n't

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 17:40

Bonjour,

Pardon petit problème de clavier...
b est une constante.

"De plus, la formule B = B0 - bz  doit être valable pour une certaine amplitude de z. Sinon, au-delà d'un certain z, B devient négatif... Cela signifie qu'il change de sens ? Ou alors on s'arrête quand il est nul ?
Cela manque de précision..."

Exactement vraiment bizarre comme résultat. Je m'y attèle.

See you soon.

Je vous dit ce qu'il en ait.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 27-02-09 à 20:58

d'accord j'attends de vos nouvelles,merci d'avance

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 28-02-09 à 13:09

Bonjour,

Tout à fait ce repère est indirecte je vous conseil donc d'éditer un nouveau repère ou de multiplier par -1 chaque produit vectoriel. Et donc de ce fait de refaire les calculs.

Dites moi alors ce que vous trouvez.

Votre résultat me parait correcte.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 01-03-09 à 10:39

voici ma nouvelle expression:elle me parait plus logique car elle est identique au signe près sur Uy et Uz
F=(b²*a3*z'(t)/R)(-(2z+a)Uy+(2z+a)Uz)
Qu'en pensez-vous?c'est bien la première fois que je vois un repère indirect dans un sujet de concours...)
Merci

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 02-03-09 à 12:54

Bonjour,

Cela me paraît pas trop mal, je pense.
Non non pour ma part ça m'est déjà arrivé et plus d'une fois, soit par erreur du rédacteur soit par volonté propre de ce dernier afin de d'amener les candidats à réfléchir.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 03-03-09 à 11:15

Comment ça pas trop mal?Vous n'avez pas le même résultat?

Merci

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 03-03-09 à 21:37

Bonjour,

Non non c'est une expression de chez moi, cela signifie que c'est juste (du moins de mon point de vue) enfin du moins j'ai trouvé pareil.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 04-03-09 à 09:21

ok c'est une bonne nouvelle:et pour intégrer vous avez fait comme moi: vous avez utilisé le fait que b.dl est de signe constant?

Merci

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 04-03-09 à 21:01

autre problème:d'après la loi de chépluki:les effets du courant induit s'oppose aux forces qui leurs ont donné naissance:c'est pas réspécté ici car on bouge en +z et la force est selon +z!!!!!!!!!

Merci

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 04-03-09 à 21:12

a non j'ai oublié un signe moins
c'st cool
et pourquoi le cadre est attiré vers la droite plus que vers la gauche???(physiquement?)

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 05-03-09 à 13:54

eee en fait ce résultat doit être faut vous avez fait une erreur si vous avez la même chose je pense!
En effet j'avais considéré que dl^Ux était nul ce qui est faux!
Mon nouveau résultat serait alors:
F=(2z-a)Uz-(2z-a)Uy
Qu'en pensez vous?
Ma dernière question reste valable!
Merci

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 05-03-09 à 14:11

Pourriez vous me donner le détail de vos calculs si vous trouvez pareil que moi?
Parce que en fait mon dl^Ux était facteur de Bo ce qui donne:
(-ba3z'(t)/R)[(b(2z+a)+2Bo)Uz-(b(2z+a)+2Bo)Uy]

???

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 06-03-09 à 00:28

Bonjour,

Je vois que vous êtes à fond les ballons ^^

Loi de Lenz.
En effet j'ai eu un petit problème je l'ai d'ailleurs remarqué hier soir.
Je vous fais ça demain soir promis, car je dois vous avouer qu'au 00:27 bon ^^

Pourriez vous de même me marquer votre raisonnement je le regarderai après avoir travailler sur le sujet afin d'éviter de fausser mon travail.

Pourriez vous faire un récapitulatif des questions en suspens?

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 06-03-09 à 07:05

F=I.dl^B=I(dl^Ux.Bo-dl^Ux.b.z)=I(Bodl^Ux-z.b.dl^Ux)
Donc les problèmes en suspens:
-Comment intégrer dl^Ux alors que le dl change de sens avec b?Il me faut donc un b.dl qui,lui,ne change jamais.J'écris donc: (1/b)bdl^Ux que je peux calculer?cela me semble un peu trop bricolage mais bon...
-la deuxième intégrale ne devrait donc pas poser de problème puisque on a un b.dl

Merci

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 06-03-09 à 21:52

Bonsoir,

Pourquoi scinder l'expression en deux?
J'ai fait ceci.

\vec{F}=\int{ (I \vec{dl}\wedge{\vec{B}})}=I \int{((dy\vec{y}+dz\vec{z})\wedge{(B_0-bz)\vec{x}})}=I ((2a\vec{y}+2a\vec{z})\wedge{(B_0-bz)\vec{x}})=I(2a(B_0-bz)\vec{y}-2a(B_0-bz)\vec{z})

Voila en espérant vous avoir aider.

En espérant de même que ce soir juste.

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 07-03-09 à 12:20

eee j'avoue que je ne suis pas trop:c'est un peu bête mais je pensais que pour intégrer dl sur un carré il fallait décomposer l'intégrale sur ses 4 cotés. Comment faîtes vous pour avoir le résultat tout de suite?On peut directement décomposer dl en dy+dz même si sur certaines portions du carré l'un des deux est nulle?

Merci beaucoup!

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 07-03-09 à 12:26

autre chose que je ne comprends pas:comme B varie sur le carré (il n'est pas le même en haut du carré que en bas) je pensais qu'il ne pouvait pas "sortir" de l'intégrale:mais vous semblez ne vous occuper que du dl...

Pourriez vous m'expliquer tout cela?Merci!

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 07-03-09 à 15:52

Je viens encore de passer trop de temps sur cet intégration c'est pas croyable!
Le dl est censé être porté par i et vous ne vous êtes pas non plus soucié de cela, est-ce normal?Si oui pourquoi puisque ici i peut changer de sens avec b?
A votre avis la force devrait varier avec z?Je pense que oui puisque elle est fonction de b et que b dépend de z...

Aidez moi parce que la je m'y perds vraiment...

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 07-03-09 à 18:44

Oulalala effectivement, j'ai eu un petit bug de référentiel pour B.
Moi aussi je commence à m'y perdre, je vais prendre la TI parce que là. Attention I ne change pas il est scalaire, c'est seulement \vec{dl} qui change d'orientation dû au fait qu'il soit un vecteur.

\vec{F}=I(\int{\vec{dy}\wedge\vec{B}}+\int{\vec{dz}\wedge\vec{B}}+\int{\vec{dy}\wedge\vec{B}}+\int{\vec{dz}\wedge\vec{B}})
 \\ 
 \\ \vec{F}=I(\int{(-Bdy)}\vec{z}+\int{(Bdz)}\vec{y}+\int{(-Bdy)}\vec{z}+\int{(Bdz)}\vec{y})
 \\ \vec{F}=I(\int{(-(B_0-bz)dy)}\vec{z}+\int{((B_0-bz)dz)}\vec{y}+\int{(-(B_0-bz)dy)}\vec{z}+\int{((B_0-bz)dz)}\vec{y})
 \\ \vec{F}=I(2\int{(-(B_0-bz)dy)}\vec{z}+2\int{((B_0-bz)dz)}\vec{y})
 \\ \vec{F}=I((-2a(B_0-bz))\vec{z}+((B_0a-\frac{b}{2}a^2))\vec{y})
 \\

Voila ce que je retrouve en intégrant respectivement de 0 vers a

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 08-03-09 à 09:41

si je comprends bien vous avez séparé l'intégrale sur les 4 cotés du carré
mais le dl n'est pas le même sur le coté supérieur que sur celui inférieur; dans un cas on aura -dy et dans l'autre +dy ...de même pour le dl sur les cotés...

C'est d'ailleurs pour cela,je pense, que l'on a aucune force selon Uy:ce qui me parait plus logique physiquement...

Comment aviez vous fait pour trouver le même résultat que moi la semaine dernière?

Posté par
benji8874
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 08-03-09 à 11:46

Oui on peut cela comme pour la démonstration du champs magnétique dans un solénoïde.

Si vous intégrez comme cela vous allez avoir 0 pas seulement sur \vec{y}.

Puisque vous intégrez puis vous soustrayez respectivement les mêmes intégrales sauf si vous avez un moins moins l'intégrale par je ne sais quelles considérations de signes vous trouverez alors ce que j'ai fais plus haut.

Je ne comprends plus, essayer de voir avec votre professeur de physique attitré, en effet il devrait y avoir une variation de la force sur \vec{e_y} et non pas sur z car il y a un produit vectoriel et donc le dz reste suivant\vec{e_y}.

En magnétisme comme un mécanique quantique, méfiez vous du physiquement...

Essayez de refaire le calcul en scindant l'intégrale comme j'ai fait et essayer de trouver le résultat je trouve 0 pour ma part, ce qui n'est pas recevable comme réponse sinon ce serait.

\vec{F}=+/-I(B_0a-\frac{b}{2}a^2)\vec{e_y}

Cordialement,

Benjamin

Posté par
abdalnour
re : circuit dans un champ magnétique non uniforme 08-03-09 à 21:14

ok merci quand m^me
cela ne fait pas zéro car B(z)B(z+a)..

@+



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