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électromagnétisme (MP) · Chapitre 4 · Application directe du cours

Force volumique et puissance cédée aux porteurs

Équations de Maxwell · niveau 1 (application)

Énoncé

Un milieu contient plusieurs espèces de porteurs, l'espèce ayant la densité particulaire , la charge et la vitesse .

  • Établir la force volumique exercée par le champ, puis la puissance volumique qu'il cède aux porteurs.
  • Dans un conducteur ohmique de conductivité , exprimer en fonction de , puis de . Interpréter.
  • Un fil de cuivre () de section transporte . Calculer , , et la puissance dissipée par mètre.

Corrigé

  • Le volume contient porteurs de l'espèce , chacun soumis à . En sommant, , avec et . La puissance de la force de Lorentz sur un porteur est (la partie magnétique ne travaille pas) ; en sommant, . Un milieu neutre () parcouru par un courant subit la seule force : c'est la force de Laplace.
  • Avec : . Le champ cède toujours de l'énergie aux porteurs, qui la transmettent au réseau par collisions : c'est l'effet Joule, dissipé sur place.
  • , , , et par mètre de fil : c'est pour la résistance linéique .

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