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Force électromotrice motrice

1890
  • Hendrik Lorentz
Générateur homopolaire démontrant la force électromotrice en électricité et magnétisme.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Mouvemental CEM est générée lorsqu'un conducteur se déplace dans un champ magnétique. La composante magnétique de Force de LorentzLa force électromotrice (FEM) [latex]mathbf{F} = q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex] agit sur les porteurs de charge au sein du conducteur, provoquant leur déplacement et la création d'une séparation de charges. Cette séparation induit un champ électrique et une différence de potentiel. La FEM résultante est donnée par l'intégrale de ligne [latex]mathcal{E} = oint (mathbf{v} times mathbf{B}) cdot dmathbf{l}[/latex].

La force électromotrice (FEM) de mouvement est une conséquence directe de la force de Lorentz agissant sur les charges mobiles à l'intérieur d'un conducteur en mouvement par rapport à un champ magnétique. Lorsque le conducteur se déplace à la vitesse v dans un champ magnétique B, les charges libres (électrons) qu'il contient subissent une force magnétique Fm = q(v × B). Cette force est perpendiculaire à la fois à la vitesse et au champ magnétique, ce qui provoque une accumulation des charges à une extrémité du conducteur, l'autre extrémité présentant une charge positive nette. Cette séparation de charges crée un champ électrostatique interne Ee qui s'oppose à la poursuite du déplacement des charges. L'équilibre est atteint lorsque la force électrostatique [latex]mathbf{F}_e = qmathbf{E}_e[/latex] équilibre exactement la force magnétique, c'est-à-dire [latex]qmathbf{E}_e = -q(mathbf{v} times mathbf{B})[/latex].

Le champ électrique effectif auquel sont soumises les charges, [latex]mathbf{E}_{eff} = mathbf{v} times mathbf{B}[/latex], est un champ non conservatif qui induit un courant. La force électromotrice (FEM) est le travail effectué par unité de charge par ce champ effectif, intégré sur la longueur du conducteur. Pour un fil rectiligne de longueur [latex]L[/latex] se déplaçant perpendiculairement à un champ uniforme [latex]B[/latex], la FEM se simplifie en [latex]mathcal{E} = BLv[/latex]. Si la FEM induite par le mouvement peut être vue comme un cas particulier de la loi d'induction de Faraday (en termes de variation de flux), la perspective de la force de Lorentz offre une explication plus microscopique du mécanisme responsable de la séparation des charges et de la tension résultante.

UNESCO Nomenclature: 2205
- Électricité et magnétisme

Taper

Phénomène physique

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • La découverte de l'induction électromagnétique par Michael Faraday
  • Les équations de l'électromagnétisme de James Clerk Maxwell
  • Découverte de l'électron par JJ Thomson

Applications

  • générateurs homopolaires
  • canons à rails
  • générateurs magnétohydrodynamiques (MHD)
  • freins à courants de Foucault
  • câbles électrodynamiques dans l'espace

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

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En rapport avec : force électromotrice induite par le mouvement, force de Lorentz, champ magnétique, conducteur, vitesse, générateur, séparation de charges, induction.

Contexte historique

Force électromotrice motrice

1887
1888
1889
1890
1890
1895
1895
1885
1887
1889
1890
1890
1895
1895
1896

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

Inventions, innovations et principes techniques connexes

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