Les forces électromagnétiques – La loi de Laplace – Cours

Résumé et Points Clés

Résumé : Les forces électromagnétiques et la loi de Laplace

Ce chapitre traite du couplage électromécanique, illustré par la découverte d’Oersted qui a prouvé le lien entre l’électricité et le magnétisme. L’expérience clé montre qu’un conducteur parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique subit une force.

Loi de Laplace :

• Un conducteur rectiligne de longueur L parcouru par un courant d’intensité I et placé dans un champ magnétique uniforme B est soumis à la force de Laplace.
• Expression vectorielle : F = I . L ∧ B (produit vectoriel).
• Intensité : F = I . L . B . sin(α) (avec α angle entre L et B).

Caractéristiques de la force :

• Point d’application : Milieu de la partie du conducteur plongée dans le champ.
• Direction : Perpendiculaire au plan formé par le vecteur courant et le vecteur champ magnétique.
• Sens : Déterminé par la règle des trois doigts de la main droite (trièdre direct).

Applications et couplage électromécanique :

• Haut-parleur électrodynamique : Convertit l’énergie électrique en énergie mécanique (vibrations sonores) via la force de Laplace sur une bobine.
• Moteur à courant continu : Utilise la force de Laplace sur les spires d’un rotor pour créer un couple de rotation (conversion électrique → mécanique).
• Principe de réciprocité : Le couplage est réversible. Un mouvement (énergie mécanique) peut générer un courant (énergie électrique), comme dans un alternateur.

Conseils pour l’examen :

• Maîtriser l’expression et les caractéristiques (point, direction, sens, intensité) de la force de Laplace.
• Savoir appliquer la règle des trois doigts pour déterminer le sens de la force.
• Comprendre et expliquer le principe de conversion d’énergie dans les applications (haut-parleur, moteur).
• Savoir que le travail de la force de Laplace peut être moteur, traduisant la conversion d’énergie électrique en énergie mécanique.