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physique FISA figures Ampere
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@@ -56,4 +56,68 @@ Quand on parle de gravité / d'interaction gravitationnelle, on sait que tout co
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Les particules chargées électriquement agissent de la même manière, à la différence près qu'elles peuvent être chargées négativement.
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On appelle charge élémentaire la valeur $e = 1.6\times 10^{-19} C$, qui correspond à la valeur absolue de la charge d'un électron.
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## Champ électrique : sources et interactions
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Le champ électrique est créé par les charges électriques. Il diverge à partir des charges positives et converge vers les charges négatives. Il n'a pas de caractère tourbillonant autour de celles-ci.
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Le champ électrostatique créé par une particule de charge $q$ et à la distance $r$ de celle-ci s'exprime :
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$$\vec{E} = \dfrac{q}{4\pi\varepsilon_0 r^2}\vec{u}$$
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$\varepsilon_0$ est une constante nommée **permittivité du vide**, $\varepsilon_0 = 8.85\times 10^{-12}F.m^{-1}$
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**Remarque :** il sera de bon ton de se demander comment le vecteur $\vec{u}$ est orienté en se référant à la remarque précédente.
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**Remarque :** le champ électrique prend donc une valeur différente en tout point de l'espace. On peut observer que la dépendance en $1/r^2$ signifie que plus on s'éloigne d'une particule, moins l'intensité du champ généré par celle-ci est élevé.
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De plus, l'interaction de toute charge avec un champ électrique s'exprime par le biais de la force :
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$$\vec{F}_e = q\vec{E}$$
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Lorsque l'intensité de ce champ électrique est constante dans le temps, on parlera de champ **électrostatique**.
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## Champ magnétique : sources et interactions
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Le champ magnétique, quant à lui, est créé par les *mouvements* de charges électriques (en d'autres termes : du 'courant électrique'). Il est donc plus difficile d'obtenir des équations simples permettant de le caractériser, puisqu'il faut caractériser le mouvement des charges !
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Afin de simplifier l'étude ici, nous allons considérer quelques cas particuliers (et qui se retrouvent assez souvent dans notre quotidien) de génération de champ magnétique par des géométries particulières.
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À la différence du champ électrique, nous allons voir que le champ magnétique présente un caractère tourbillonnant autour des mouvements de charges électriques (on parle d'un *champ rotationnel*)
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**Remarque :** quelques visualisations intéressantes peuvent être trouvées ici : <https://www.youtube.com/watch?v=rB83DpBJQsE>
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### Théorème d'Ampère
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Le théorème d'Ampère va nous permettre de calculer le champ magnétique le long d'un contour fermé (cf ci-après) :
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$$\oint \vec{B}\vec{d\ell} = \mu_0 I_{enl}$$
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Quelques explications sur les différents termes :
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- $\oint$ représente une intégrale sur un contour fermé (par exemple, un cercle est un contour fermé, un segment ne l'est pas)
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- En fonction de l'orientation de ce contour (donc du sens dans lequel on intègre), la surface attenante sera elle aussi orientée dans une direction.
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- $\vec{B}$ est le champ magnétique
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- $\mu_0$ est une constante, nommée perméabilité du vide, $\mu_0 = 4\pi\times 10^{-7}H.m^{-1}$
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- $I_enl$ correspond à l'intensité électrique 'enlacée par le contour' (cf figure ci-dessous).
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L’orientation de la surface peut se faire à l’aide de la règle du tire-bouchon : en tournant le tire-bouchon dans le sens de parcours du contour, le sens de déplacement du manche du tire-bouchon indique l’orientation de $\vec{S}$
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L'intensité électrique enlacée se calcule ensuite en additionnant **algébriquement** les intensités traversant la surface orientée : dans la figure suivante, $I_enl = i_1 -i_3 +i_3 -i_2$
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### Champ magnétique généré par un fil rectiligne
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### Champ magnétique généré par une spire
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### Champ magnétique dans un solénoïde
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