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Force de Laplace

Posté par
dark02
01-04-16 à 13:46

Bonjour,

On dispose de deux fils parallèles (1 et 2) disposés à une distance d l'un de l'autre et parcouru respectivement par un courant I1 et I2.
Soit F la force de Laplace agissant sur le fil n°1 dans le champ magnétique B2.

Calculer F dans les deux cas :
- Les courants sont dans le même sens
- Les courants sont de sens opposé


Je sais que F = I \int \vect{dl} \wedge B
et que B = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi d}

mais je n'arrive pas à assembler le tout:/

Merci

Posté par
vanoise
re : Force de Laplace 01-04-16 à 14:36

Bonjour,
Comme tu l'as écrit, l'action du fil n° 2 sur le fil n° 1 est bien la force de Laplace agissant sur le fil n° 1 placé dans le champ magnétique créé par le fil n° 2. Ensuite, il faut un peu de rigueur dans les notations, sinon : "on n'arrive pas à assembler le tout" comme tu le dis ! Pour être tout à fait rigoureux, il faut choisir un repère avec des vecteurs unitaires bien choisis. Je vais essayer de m'en passer pour l'instant. A toi ensuite de rédiger quelque chose de rigoureux.
Les deux fils étant parallèles, le champ magnétique créé par le fil n° 1 a même vecteur B1 en tout point du fil n° 2 :

B_1 = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi d}
               La force de Laplace agissant sur une portion rectiligne de fil  n° 2 de longueur L2 se calcule donc comme si le fil n° 2 était dans un champ magnétique uniforme de vecteur B1 , le vecteur L2 étant orienté dans le sens du courant n° 2 :

\overrightarrow{F_{1\rightarrow2}}=I_{2}\overrightarrow{L_{2}}\wedge\overrightarrow{B_{1}}
Je te laisse te débrouiller avec le produit vectoriel. Tu vas logiquement aboutir à une force d'intensité :

\boxed{F_{1\rightarrow2}=I_{2}\cdot L_{2}\cdot B_{1}=\mu_{0}\frac{I_{1}\cdot I_{2}\cdot L_{2}}{2\pi\cdot d}}
Je te laisse vérifier le principe des actions réciproques (principe de l'action et de la réaction). Les forces sont attractives si les deux courants sont de même sens, répulsive dans l'autre cas.

Posté par
dark02
re : Force de Laplace 01-04-16 à 15:41

Merci Vanoise,

L2 représente la longueur du fil n°2 or celui ci est infiniment long donc la force est infini ?

dans la cas ou les courants ne sont pas dans le même sens, on obtient l'opposé de F ?

Posté par
vanoise
re : Force de Laplace 01-04-16 à 17:31

Déterminer l'action d'un fil infiniment long sur un autre fil infiniment long n'a pas de sens : tu obtiendrais une force infinie ! La formule que j'ai établie concerne l'action du fil n°1 considéré comme infiniment long sur un tronçon de longueur L2 du fil n° 2. Tu vas m'objecter ( du moins je l'espère ) qu'un fil infiniment long : çà n'existe pas ! En pratique, la modélisation que j'ai faite est une excellente approximation lorsque le fil n° 1 a une longueur très supérieure à L2 et très supérieure à d, et lorsque le tronçon étudié de fil n° 2 n'est pas trop près d'une extrémité du fil n° 1 : on peut alors en très bonne approximation considérer que le vecteur champs créé par la totalité du fil n° 1 a même vecteur B1 en tout point du tronçon de fil n°2 étudié...

Citation :
dans la cas ou les courants ne sont pas dans le même sens, on obtient l'opposé de F ?

Mon expression concerne l'intensité de la force, si tu préfères : la norme du vecteur force. Pour les sens des forces, il me semble t'avoir déjà répondu...
Je me répètes : tu as tout intérêt à faire un schéma clair avec une base orthonormée adéquate qui te permettra de façon précise de raisonner sur les produits vectoriels...



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