La force magnétique

La loi de Lorentz#

La loi de Lorentz est une formule fondamentale en électromagnétisme qui décrit la force exercée sur une particule chargée en mouvement dans un champ magnétique. Elle est exprimée par l'équation suivante:

$$ \\vec{F} = q(\\vec{v} \\times \\vec{B}) $$

où :

• ( \vec{F} ) est la force magnétique (en Newtons, N),
• ( q ) est la charge de la particule (en Coulombs, C),
• ( \vec{v} ) est la vitesse de la particule (en mètres par seconde, m/s),
• ( \vec{B} ) est l'induction magnétique, également appelée densité de flux magnétique (en Teslas, T).

Le symbole ( \times ) représente le produit vectoriel, indiquant que la direction de la force magnétique est perpendiculaire à la fois à la vitesse de la particule et au champ magnétique.

Insérer un schéma montrant une particule chargée se déplaçant dans un champ magnétique avec les vecteurs vitesse, champ magnétique et force magnétique clairement indiqués.

Mouvement des charges dans un champ magnétique#

Lorsqu'une charge se déplace dans un champ magnétique, elle subit une force qui altère sa trajectoire. Si la vitesse de la particule est perpendiculaire au champ magnétique, la charge se déplacera en suivant une trajectoire circulaire, dont le rayon est déterminé par l'équation :

$$ r = \\frac{mv}{|q|B} $$

où :

• ( r ) est le rayon de la trajectoire circulaire (en mètres, m),
• ( m ) est la masse de la particule (en kilogrammes, kg),
• ( v ) est la vitesse perpendiculaire de la particule par rapport au champ magnétique,
• ( |q| ) est la valeur absolue de la charge de la particule,
• ( B ) est l'intensité du champ magnétique.

Insérer un schéma illustrant la trajectoire circulaire d'une charge dans un champ magnétique uniforme.

Applications pratiques de la force magnétique#

La force magnétique est à la base du fonctionnement de nombreux dispositifs. Par exemple, dans les moteurs électriques, elle est utilisée pour convertir l'énergie électrique en énergie mécanique. La formule générale qui décrit la force sur un conducteur de longueur ( l ) portant un courant ( I ) dans un champ magnétique ( B ) est :

$$ \\vec{F} = I(\\vec{l} \\times \\vec{B}) $$

où :

• ( \vec{F} ) est la force magnétique,
• ( I ) est l'intensité du courant (en ampères, A),
• ( \vec{l} ) est le vecteur longueur du conducteur (en mètres, m),
• ( \vec{B} ) est le champ magnétique.

Insérer un schéma montrant un conducteur parcouru par un courant plongé dans un champ magnétique et la force résultante.

Ces principes sont également appliqués dans les haut-parleurs, où les variations de courant dans une bobine génèrent des mouvements mécaniques grâce à l'interaction avec un champ magnétique, produisant ainsi du son. En outre, les dispositifs de stockage magnétique, tels que les disques durs, utilisent des champs magnétiques pour enregistrer et lire des informations sous forme de bits magnétiques.