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Champs et interactions   -
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Champs et interactions | Relation fondamentale de la dynamique | Théorème de l’énergie cinétique | Force de Lorentz | Systèmes oscillants | optique | Réactions acido-basiques | Cinétique chimique | Stéréochimie | Chimie de synthèse |
Notion de champ Un champ associe à tout point de l’espace, un vecteur. Ce vecteur peut être une force (les exemples au programme sont le champ de la force de gravitation, et le champ de la force de Coulomb), ou bien un autre type de vecteur (l’exemple au programme est le champ magnétique).

Champ de gravitation La force de gravitation est la force qu’exerce toute masse sur toute masse .expression de la force de gravitation exercée par la masse m1 sur la masse m2 : où d12 est la distance qui sépare les masses m1 et m2, et G la constante de gravitation ; le vecteur unitaire u a comme direction : la droite (m1 m2), et comme sens : de m2 vers m1.   Loi de Coulomb Toute charge q1 exerce sur toute charge q2 la force : où d12 est la distance qui sépare les charges q1 et q2, et la permittivité du vide ; le vecteur unitaire a comme direction : la droite (q1 q2), et comme sens : de q2 vers q1.

Champs de force Pour chacune de ces deux forces, il est possible de définir un " champ " créé par toute particule massique (pour la force de gravitation), ou chargée (pour la force de Coulomb) : chaque particule, plongée dans ce champ, subira une force dépendant de sa position par rapport à la particule à l’origine du champ. Ainsi, une particule chargée q1 crée un champ de force de Coulomb qui s’étend à tout l’univers (mais devient rapidement très faible, quand on s’éloigne de la particule) : toutes les particules q2 de l’univers subissent la force de Coulomb exercée par q1.

Le champ magnétique Une boucle de conducteur électrique (par exemple : un fil électrique) traversé par un courant, est à l’origine d’un champ, dit " champ magnétique ". Attention ! Le champ magnétique n’est pas un champ de force ! Pour un champ de force de Coulomb créé par une particule chargée q1 , on peut associer à tout point de l’espace une force à laquelle serait soumise une particule q2 qui serait située en ce point (et de même pour la force de gravitation) ; pour un champ magnétique : on peut associer à tout point de l’espace un vecteur (le vecteur " champ magnétique "). La norme du champ magnétique s’exprime en teslas (T).

Champ magnétique du solénoïde Un solénoïde est un objet idéal, qui n’existe pas en réalité : c’est un cylindre constitué d’une infinité de boucles de conducteur électrique. On peut considérer qu’un cylindre constitué d’un nombre N de boucles suffisamment grand, est un solénoïde.

La norme du champ magnétique qu’il crée lorsque le courant I traverse ses boucles, vaut :

B = µ0.N.I/ l avec µ0 = 4.p.10-7

N : nombre de boucles et l : longueur du pseudo-solénoïde

(ce champ est constant sur toute la longueur du solénoïde ; pour les pseudo-solénoïdes, qui sont des objets réels ayant un nombre fini de boucles, ce champ est en réalité perturbé par les extrémités du cylindre : cette relation n’est valable qu’au coeur du cylindre)