Les forces électromagnétiques – La loi de Laplace – Exercices

Les forces électromagnétiques – La loi de Laplace – Exercices

Résumé et Points Clés

Titre : Les forces électromagnétiques – La loi de Laplace – Exercices

Ce document propose une série d’exercices de niveau 1ère année Bac en Physique-Chimie, centrés sur l’application de la loi de Laplace (force exercée sur un conducteur parcouru par un courant dans un champ magnétique).

Concepts et Définitions Clés :

  • Loi de Laplace : Un conducteur rectiligne de longueur L, parcouru par un courant d’intensité I et placé dans un champ magnétique uniforme B, subit une force électromagnétique. Sa valeur est donnée par F = I * L * B (pour un angle de 90°), sa direction est perpendiculaire au plan formé par le conducteur et le champ, et son sens est donné par la règle des trois doigts de la main droite.
  • Condition d’équilibre : Pour qu’un système mécanique (comme un conducteur mobile) soit en équilibre, la somme des forces et la somme des moments des forces qui s’appliquent sur lui doivent être nulles.
  • Application au haut-parleur : Le principe de fonctionnement d’un haut-parleur électrodynamique est une application directe de la loi de Laplace. Une bobine mobile solidaire d’une membrane est soumise à des forces qui la font vibrer en fonction du courant audio qui la traverse, produisant ainsi du son.

Conseils pour les Examens :

  • Maîtriser la règle des trois doigts (ou de la main droite) pour déterminer sans erreur le sens de la force de Laplace.
  • Pour les problèmes d’équilibre (Exercices 1 & 2), bien identifier toutes les forces en présence (poids, tension, réaction, force de Laplace) et appliquer rigoureusement les conditions d’équilibre (translations et/ou moments).
  • Dans les problèmes de dynamique (Exercice 2, partie 4), appliquer la deuxième loi de Newton pour déterminer la nature du mouvement (souvent uniformément accéléré ici) et en déduire les équations horaires.
  • Pour les questions qualitatives (Exercice 3 sur le haut-parleur), lier systématiquement la variation du courant à la variation de la force, donc au mouvement de la membrane.