2e BC

2 Force de Lorentz. Force de Laplace

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Chapitre 2 : Force de Lorentz. Force de Laplace
1. Expérience
a) Dispositif expérimental
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Deux bobines de Helmholtz (2 bobines plates disposées parallèlement en regard, à la

distance égale au rayon des bobines) créent un champ magnétique B uniforme parallèle à l'axe des bobines.
Un canon à électrons produit un faisceau d'électrons de vitesse v à l'intérieur d'une ampoule de verre. Les quelques molécules de gaz, excitées par des chocs avec les électrons, émettent ensuite un rayonnement lumineux permettant de visualiser la trajectoire du faisceau d'électrons.
L'ampoule peut tourner autour d'un axe, de telle manière que l'angle  entre la vitesse

 initiale v des électrons et le champ B puisse être varié.

b) Observations


1. En absence d'un champ B la trajectoire des électrons est rectiligne.
 
2. En présence d'un champ B  v les électrons décrivent une trajectoire circulaire. Plus le champ est intense, plus le rayon de la trajectoire est petit. Plus la vitesse des électrons est grande, plus le rayon est grand.
 
3. En présence d'un champ B  v les électrons décrivent une trajectoire rectiligne.


4. En présence d'un champ B faisant un angle  quelconque par rapport à v , les électrons décrivent une hélice.

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2 Force de Lorentz. Force de Laplace

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c) Interprétations


1. En absence d'un champ B il n'y a pas de forces s'exerçant sur les électrons. (Le poids des électrons peut être négligé!) En vertu du principe d'inertie le mouvement des électrons est rectiligne et uniforme.

2. En présence d'un champ B une force magnétique s'exerce sur les électrons et dévie constamment leur direction. Cette force est toujours perpendiculaire à la vitesse (elle même tangente au cercle). En plus la force est perpendiculaire au champ B . Cette

force augmente avec l'intensité du champ B et dépend également de la vitesse v des électrons. (Cette