Magnétisme - mouvement d'une charge dans un champ magnétique

Prérequis

• les vecteurs
• dynamique du point (concept de force)
• électrostatique
• magnétisme

Présentation

Sur cette page, vous trouverez deux animations.

Première animation

Animation pour observer la trajectoire d'une charge ponctuelle dans un champ magnétique. On peut changer la charge, la masse, la vitesse initiale, le champ magnétique (laissez le champ électrique à 0).

Tout d'abord, un conseil : mettez le curseur "cadence de l'animation" sur "lente".

1. Donnez une vitesse initiale positive selon l'axe X à la charge, puis cliquez sur le bouton "reset". Observez la trajectoire.
2. Ajoutez un champ magnétique vers les X positifs. Que va-t-il se passer ? Réfléchissez. Pour le vérifier, cliquez sur le bouton "reset" et observez.
3. Changez maintenant la vitesse initiale: mettez une vitesse initiale dirigée selon l'axe Z. Que va-t-il se passer ? Réfléchissez. Pour le vérifier, cliquez sur le bouton "reset" et observez.
4. Changez ensuite le sens du champ (vers les X négatifs). Que va-t-il se passer ? Réfléchissez. Pour le vérifier, cliquez sur le bouton "reset" et observez.
5. Changez maintenant le sens de la vitesse initiale. Que va-t-il se passer ? Réfléchissez. Pour le vérifier, cliquez sur le bouton "reset" et observez.
6. Changez ensuite le signe de la charge. Que va-t-il se passer ? Réfléchissez. Pour le vérifier, cliquez sur le bouton "reset" et observez.
7. Et que se passe-t-il si on change la valeur de la charge ?
8. Et en changeant la norme de B ?
9. Puis en changeant la norme de v₀ ?
10. Et si la charge est nulle ?

auteur : Geneviève Tulloue, université de Nantes

Seconde animation

Vous pouvez aussi jouer avec cette autre animation, dans laquelle, pour changer la vitesse, on bouge l'extrémité du vecteur.

• Changez la norme de ces vecteurs (pour la vitesse, en tirant sur l'extrémité du vecteur, pour B, à l'aide du curseur).
• Changez aussi leur orientation (pour £B, vous pouvez juste changer son signe, donc avoir un champ qui rentre dans l'écran plutôt que de sortir).
• Changez aussi la charge (positive ou négative) et la masse.

A chaque fois, prévoyez ce qui va se passer, puis vérifiez votre prédiction à l'aide de l'animation.

Pour une valeur donnée des différents paramètres, calculez le diamètre de la trajectoire circulaire. Ensuite, mesurez-le à l'aide de la règle et comparez les valeurs obtenues.