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Niveau maths spé
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induction

Posté par
Aie
30-05-19 à 20:22

Bonsoir, j'aurais deux questions :
- Quesqu'un   champ électromoteur (quelle est la différence avec un champ électrostatique et pourquoi on l'introduit)

Dans le sujet centrale physique MP 2007 : Partie II, comment comprenez vous le fait que la plaque soit en translation uniforme (est-ce qu'on étudie une oscillation?), en quoi le fait que la plaque est en translation uniforme donne que la distribution de charge est stationnaire. (II,A)

Mercii d'avance

Ps : je ne sais pas si j'ai le droit de mettre un lien du sujet, dans le doute je ne le fais pas.

Posté par
vanoise
re : induction 30-05-19 à 21:06

Bonsoir
Tu ne précise pas exactement dans quel contexte tu poses ta question. je vais supposer qu'il s'agit du chapitre sur l'induction.
Tu sais qu'il existe deux causes possibles à l'existence d'un courant induit :
1° la cause dite de Lorentz : le conducteur se déplace à la vitesse Ve par rapport à une source de champ magnétique permanent (champ magnétostatique). tout se passe alors comme si chaque charge mobile q du circuit induit était soumis à une force :

\overrightarrow{F}=q.\overrightarrow{V_{e}}\wedge\overrightarrow{B}
On peut donc étudier le courant induit comme si le conducteur était fixe dans un champ électrique de vecteur \overrightarrow{E_{m}}=\overrightarrow{V_{e}}\wedge\overrightarrow{B} ; Ce vecteur champ est appelé vecteur champ électromoteur.
2° la cause dite de Neumann : le conducteur est fixe par rapport à la source de champ magnétique mais cette source crée un champ magnétique variable par rapport au temps. On démontre alors que chaque charge mobile q du conducteur était soumis à une force : \overrightarrow{F}=-q.\frac{\partial\overrightarrow{A}}{\partial t} où le vecteur A est le potentiel vecteur à la date t  au point où se trouve la charge q.On peut donc étudier le courant induit comme si le conducteur était fixe dans un champ électrique de vecteur \overrightarrow{E_{m}}=-\frac{\partial\overrightarrow{A}}{\partial t} ; Ce vecteur champ est appelé vecteur champ électromoteur.
Dans les cas où le circuit induit se déplace dans un champ magnétique variable au cours du temps, il faut additionner les deux vecteurs champ électromoteur.
Dans le cas simple où le circuit induit est un conducteur filiforme fermé, la fém induite se calcule comme la circulation du vecteur champ électromoteur :

\usepackage{wasysym} 
 \\ e=\ointop\overrightarrow{E_{m}}.d\overrightarrow{l}
On démontre alors un résultat que tu connais sûrement :

e=-\frac{d\Phi}{dt}

Posté par
Aie
re : induction 30-05-19 à 21:23

Merci pour votre réponse!
Prenons le cas de la plaque en mouvement dans le champ magnétique ( celui du problème que j'ai proposé ),est ce que ce champ électrique doit être prit en compte lorsque l'on utilise la loi d'ohm locale : ie est ce que alors
j=(Est + Em)  ?
avec Em champ électromoteur et Est champ électrostatique.
2) pourquoi est-on en régime permanent (Partie II,A)?
3) Lorsqu'on étudie le mouvement d'une plaque dans le champ magnétique crée par 2 bobines, est- ce que le référentiel des bobines  et le même que celui du laboratoire?

Posté par
vanoise
re : induction 30-05-19 à 23:40

Remarque préliminaire : ce problème date de 2007 et , depuis cette date, les programmes des CPGE ont été modifiés : la notion de champ électromoteur a disparu de la plupart des programmes des filières françaises. Renseigne-toi...
1) Oui à ta première question ; c'est d'ailleurs explicité page 7/11 paragraphe II.A.2)
2) on suppose la vitesse de la plaque indépendante du temps et le champ magnétique indépendant du temps ; le champ électromoteur est indépendant du temps ; tout cela implique que toutes les grandeurs étudiées ici sont indépendantes du temps.
3) oui : les bobines sont fixes par rapport au labo considéré comme un référentiel galiléen

Posté par
Aie
re : induction 31-05-19 à 10:03

Merci d'avoir prit le temps de regarder le sujet et d'y avoir répondu!
Autre chose que je ne comprenais pas c'est pourquoi on maintient la vitesse de la plaque constante alors que l'on étudie un freinage. Est-ce pour justement  pour avoir l'hypothèse de régime permanent et calculer le vecteur densité de courant plus facilement?  
Si oui est ce que cela a une influence sur le coefficient de frottement

(Au passage, j'avais un doute pour la question du référentiel car dans la partie I, le sujet traite du référentiel du laboratoire, j'avais oublié que le repère était important lorsque l'on définit un référentiel.)
Merci d'avance

Posté par
vanoise
re : induction 31-05-19 à 11:24

D'accord avec ton interprétation du régime permanent : il s'agit bien d'utiliser une modélisation simplifiée permettant d'obtenir une expression approchée de .

Posté par
Aie
re : induction 31-05-19 à 15:41

Merci beaucoup! vraiment! (Chacune de vos phrases me rassurent )  

Je ne comprend pas une chose, ,  pouvez-vous me dire si mon affirmation est vraie :
lorsque que la plaque est en mouvement dans le champ magnétique,des charges positives et négatives de la plaque se déplacent et c'est cela qui créent un potentiel électrostatique non uniforme dans la plaque et qui donne donc naissance à un champ électrostatique .

Une autre question :Quel est le rapport entre les courant de Foucault et la distribution volumique de charges statique dans la plaque.

Merci d'avance

Posté par
vanoise
re : induction 31-05-19 à 18:06

En physique classique  ( non quantique ) on modélise un solide conducteur comme un réseau d'ions positifs fixes dans lequel peuvent se déplacer des électrons de conduction, l'ensemble étant électriquement neutre.
Les courants de Foucault sont les courants induits circulant dans la plaque. Leur densité est j=.Em
À ces courants de Foucault peuvent se superposer des courants créés par l'existence d'un champ électrique  de vecteur E.  Leur densité est je =.E
Les vecteurs j et je  sont bien définis dans la partie de la plaque située dans le champ magnétique. En dehors de cette zone, l'étude est très compliquée et pas demandée ici. Il y a bien courant puisque les lignes de courant sont nécessairement fermées.



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