I. Loi de Laplace et force sur une charge mobile
La loi de Laplace décrit la force qu’un champ magnétique exerce sur une charge mobile. Lorsque qu’une charge \( q \) se déplace avec une vitesse \( \vec{v} \) dans un champ magnétique \( \vec{B} \), la force exercée sur cette charge est donnée par :
\[ \vec{F} = q (\vec{v} \times \vec{B}) \]
La direction de cette force est perpendiculaire à la fois à la direction de la vitesse de la charge et à celle du champ magnétique, selon la règle de la main droite.
II. Champ magnétique uniforme
Un champ magnétique est dit uniforme lorsque les lignes de champ sont parallèles et que l’intensité du champ est la même en tout point. Dans un champ magnétique uniforme, une particule chargée en mouvement décrit un trajet circulaire ou hélicoïdal, car la force de Lorentz qui agit sur la particule la dévie continuellement.
III. Calcul des forces magnétiques
Pour un fil conducteur traversé par un courant \( I \), la force exercée par le champ magnétique \( \vec{B} \) est :
\[ \vec{F} = I \vec{L} \times \vec{B} \]
où \( \vec{L} \) est la longueur du fil dans le champ magnétique. Cette force est à la base du fonctionnement des moteurs électriques.
IV. Applications à l’électromagnétisme
La loi de Laplace est utilisée dans de nombreuses applications d’électromagnétisme, notamment pour :
- Les moteurs électriques : Le champ magnétique créé par des bobines interagit avec un courant dans des fils conducteurs pour produire une force rotative.
- Les générateurs électriques : Ils utilisent le mouvement d’un conducteur dans un champ magnétique pour induire un courant électrique.
V. Utilisation des forces de Laplace dans les dispositifs technologiques (moteurs, générateurs)
Les forces de Laplace sont exploitées dans de nombreux dispositifs technologiques :
- Les moteurs électriques : Ils utilisent la force magnétique pour transformer l’énergie électrique en énergie mécanique.
- Les générateurs électriques : Ils fonctionnent selon le principe inverse, convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique grâce au mouvement d’un conducteur dans un champ magnétique.
