Force de Laplace

Moment de force
mardi 21 mars 2006
par  Andrea Larrazabal, Yonas Abraham
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Dans ce travail, nous allons mesurer la force agissant sur un conducteur placé dans un champ magnétique et parcouru par un courant. En reportant les données obtenues dans un graphique, nous pourrons déduire la valeur du champ magnétique.

La longueur utile l du conducteur placé dans l’entrefer du bloc aimanté est de 5 cm. Elle subit la force de Laplace (dirigée vers le haut) lorsque le conducteur est parcouru par le courant I. Cette force de Laplace produit un moment M 1 = Fl d 1 avec d 1 = 10 cm qui est la distance qui sépare la portion utile du conducteur des deux pivots (qui jouent le rôle d’axe de rotation). On équilibre ce moment M 1 en produisant un moment opposé, c’est à dire en déplaçant une masse de m = 1.8 g le long du conducteur support qui est parallèle à une échelle graduée. Le curseur produit un moment M 2 = mgd 2 . On a donc à l’équilibre Fl d 1 = mg d 2 .

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Schéma du dispositif

- Tableau des données

Distance d 2 [m] Intensité [A] Force [N]
0.01 0.27 0.0177
0.02 0.61 0.0353
0.03 0.89 0.0529
0.04 1.19 0.0706
0.05 1.46 0.0882
0.06 1.76 0.1059
0.07 2.06 0.1236

m = 0.018 kg ;
g = 9.81 m/s2 ;
l = 0.05 m ;
d 1 = 0.01 m

- Graphique

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Graphique
F en fonction de I

Avec un Fit sur Mathematica nous obtenons la pente de cette droite

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Pour calculer la valeur du champ magnétique, nous savons que :

k = pente et que l = 0.05

A l’aide de la formule :

k = l*B

Nous obtenons :

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Et nous trouvons la valeur du champ magnétique qui vaut 0.119 Tesla

- Incertitude

On ne sait pas exactement où s’arrête le champ B à l’extérieur de l’aimant. On prend comme longueur utile du conducteur 5 plus ou moins 0.2 cm d’incertitude.

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L’incertitude sur B est d’environ 0.005 Tesla

Nous obtenons donc finalement :

B = 0.119 ± 0.005 Tesla



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