Force de Lorentz

Matériel

• Modèle 3D d'une particule chargée dans un champ magnétique uniforme
• Curseurs de champ magnétique et d'angle/vitesse
• Affichage du rayon orbital et bouton Pause

Protocole

1. Faire varier B à vitesse fixe

   Dans la vue 1, fixez « Angle/Vitesse » et balayez « Champ magnétique » de 10 à 100. Voyez la trajectoire se courber et lisez le rayon : la force de Lorentz, perpendiculaire à la vitesse, courbe le mouvement sans changer |v| — l'orbite est un cercle.

2. Vérifier le rayon de Larmor

   Pour deux valeurs de B et deux vitesses, lisez le rayon r et vérifiez $r=mv/(qB)$ : r croît avec v et décroît avec B. Mettez « Pause » pour mesurer la période et notez que $T=2\pi m/(qB)$ ne dépend pas de v.

3. Vérifier la dépendance angulaire

   Avec « Angle/Vitesse », changez l'angle entre v et B. À θ = 90°, la force est maximale $F=qvB$ et l'orbite se referme en cercle ; quand θ diminue, la composante parallèle à B n'est pas déviée et la trajectoire s'ouvre en hélice — conforme à $F=qvB\sin\theta$.

4. Prévoir le sens de la force et le signe de la charge

   Dans la vue 2, observez le sens de courbure et appliquez la règle de la main gauche pour inférer la direction de B ou le signe de la charge. Inversez le signe de la charge (sens du courant), prévoyez la nouvelle courbure avant d'exécuter — la force s'inverse avec q.

Simulation

Histoire de l’expérience

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