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Programme de la colle 18 et du DS 6

Colle 18 – lundi 8 au vendredi  12 février 2021

Chapitre 4 : dipôle électrostatique : tous les étudiants doivent savoir recalculer le potentiel, et en déduire le champ (gradient fourni). Pour le reste, les formules doivent être fournies.

 

Chapitre 5 : magnétostatique : champ du fil rectiligne infini, superpositions, symétries du champ magnétique, topographie du champ magnétique. Théorème d’Ampère : cas du fil infini (rayon nul ou non), solénoïde infini. Ne donner d’autres distributions qu’aux étudiants avancés.

Magnétisme dans la matière. Expérience de Stern et Gerlach.

 

Notions et contenus

Capacités exigibles

·       Magnétostatique

 

3.1 Champ magnétostatique

 

Équations locales de la magnétostatique et formes intégrales : flux conservatif et théorème d’Ampère.

 

Linéarité des équations.

Choisir un contour, une surface et les orienter pour appliquer le théorème d’Ampère.

 

Utiliser une méthode de superposition.

Propriétés de symétrie.

 

 

 

Propriétés topographiques.

Exploiter les propriétés de symétrie des sources (rotation, symétrie plane, conjugaison de charges) pour prévoir des propriétés du champ créé.

Justifier qu’une carte de lignes de champs puisse ou non être celle d’un champ magnétostatique ; repérer d’éventuelles sources du champ et leur signe/sens. Associer l’évolution de la norme de B à l’évasement des tubes de champ.

3.2 Exemples de champs magnétostatiques

 

Câble rectiligne « infini ». Limite du fil rectiligne infini.

Déterminer le champ créé par un câble rectiligne infini. Calculer et connaître le champ créé par un fil rectiligne infini. Utiliser ces modèles près d’un circuit filiforme réel.

Solénoïde long sans effets de bords.

 

 

Inductance propre. Densité volumique d’énergie magnétique.

 

Calculer et connaître le champ à l’intérieur, la nullité du champ extérieur étant admise.

 

Établir les expressions de l’inductance propre et de l’énergie d’une bobine modélisée par un solénoïde. Associer cette énergie à une densité d’énergie volumique.

3.3 Dipôles magnétostatiques

 

Moment magnétique d’une boucle de courant plane.

 

 

Rapport gyromagnétique de l’électron. Magnéton de Bohr.

 

 

 

 

 

 

 

Ordre de grandeur de la force surfacique d’adhérence entre deux aimants permanents identiques en contact.

Utiliser un modèle planétaire pour relier le moment magnétique d’un atome d’hydrogène à son moment cinétique.

 

Construire en ordre de grandeur le magnéton de Bohr par analyse dimensionnelle. Interpréter sans calculs les sources microscopiques du champ magnétique. 

Évaluer l’ordre de grandeur maximal du moment magnétique volumique d’un aimant permanent.

 

Obtenir l’expression de la force surfacique d’adhérence par analyse dimensionnelle.

Actions subies par un dipôle magnétique placé dans un champ magnétostatique d’origine extérieure : résultante et moment.

 

Énergie potentielle d’un dipôle magnétique rigide  placé dans un champ magnétostatique d’origine extérieure.

 

Utiliser des expressions fournies.

 

 

 

Approche documentaire de l’expérience de Stern et Gerlach : expliquer sans calculs les résultats attendus dans le cadre de la mécanique classique ; expliquer les enjeux de l’expérience.

 

 

 

Programme du DS n° 6 du 13 février :

Electromagnétisme Chapitres 1 à 6 ( induction).

Il n’y aura pas d’ondes électromagnétiques dans ce devoir.

 

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