Qu'est-ce que force de lorentz ?

La force de Lorentz est la force subie par une particule chargée en mouvement dans un champ électromagnétique. Elle est fondamentale en électromagnétisme et décrit l'interaction entre les champs électriques et magnétiques et les charges en mouvement.

La force de Lorentz est la somme de la force électrique et de la force magnétique.

  • Force électrique : Elle est proportionnelle à la charge q de la particule et au champ électrique E. Elle est donnée par : F<sub>e</sub> = qE. La direction de cette force est la même que celle du champ électrique si la charge est positive, et opposée si la charge est négative.

  • Force magnétique : Elle est proportionnelle à la charge q de la particule, à sa vitesse v, et au champ magnétique B. Elle est donnée par : F<sub>m</sub> = q(v × B). La direction de cette force est perpendiculaire à la fois à la vitesse de la particule et au champ magnétique. Ceci signifie qu'une force magnétique ne peut pas modifier l'énergie cinétique d'une particule, elle peut seulement changer sa direction.

Formule générale de la force de Lorentz :

F = qE + q(v × B)

où :

  • F est la force de Lorentz (en Newtons)
  • q est la charge électrique de la particule (en Coulombs)
  • E est le champ électrique (en Volts par mètre)
  • v est la vitesse de la particule (en mètres par seconde)
  • B est le champ magnétique (en Teslas)

Applications de la force de Lorentz :

La force de Lorentz est cruciale dans de nombreux dispositifs et phénomènes, notamment :

  • Moteurs électriques : La force magnétique sur un courant électrique dans un champ magnétique est utilisée pour faire tourner le rotor.
  • Haut-parleurs : Une bobine mobile traversée par un courant, soumise au champ d'un aimant permanent subit une force de Lorentz, entraînant une membrane qui produit le son.
  • Spectromètres de masse : La force de Lorentz est utilisée pour dévier les ions en fonction de leur rapport masse/charge.
  • Accélérateurs de particules : Les champs magnétiques permettent de courber la trajectoire des particules et les champs électriques de les accélérer.
  • Magnétron : Utilisé dans les fours à micro-ondes, il génère des ondes électromagnétiques grâce au mouvement d'électrons dans un champ magnétique.
  • Effet Hall : La force de Lorentz sur les porteurs de charge dans un conducteur soumis à un champ magnétique crée une différence de potentiel transverse.
  • Propulsion magnétohydrodynamique (MHD) : Utilisée dans certaines technologies de propulsion navale, elle repose sur l'interaction entre un champ magnétique et un fluide conducteur (comme l'eau salée).

Concepts clés et approfondissements :