Devoir d'Electromagnétisme 1

Sujet du devoir

Exercice 1 :

Un conducteur cylindrique infini, d'axe Δ et de rayon r1, transporte un courant de densité

uniforme j et d'intensité I. Le retour du courant est assuré par un tube cylindrique d'axe Δ et

de rayons r2 et r3 (r1<r2<r3). Dans ce tube également la densité de courant j' est uniforme.

Trouver la relation entre j et j'. Calculer la valeur du champ dans les différentes régions.

Tracer la courbe B(r).

Exercice 2 :

La valeur de champ magnétique créé par une spire circulaire de rayon R, de centre 0,

parcourue par un courant d'intensité I, en un point M de son axe situé à la distance z de

O.

Calculer la circulation de ce champ le long de l'axe z. Interpréter le résultat par le

théorème d'Ampère.

Exercice 3 :

Un courant océanique circule dans l'hémisphère nord à une vitesse d'environ 1m/s du sud vers le nord, dans une région

où la composante verticale du champ magnétique terrestre vaut 0,35G. La conductivité de l'eau de mer dans cette

région est de 4 S/m . Trouver la valeur de la densité de courant électrique horizontale induite par le courant et sa

direction.

Exercice 4 :

On regarde suivant leur axe commun deux anneaux métalliques A et B

parallèles, le plus éloigné (A) étant parcouru par un courant i qu'on voit

tourner dans le sens positif (anti-horaire).

Quel est le sens du courant induit dans (B) quand :

a) j'approche A de B ?

b) j'approche B de A ?

c) j'éloigne B de A ?

d) j'augmente i ?

e) je coupe i ?

Exercice 5 : Puissance d'un téléphone mobile

Un téléphone mobile émet en 3G sur 2100Mhz avec une puissance de 0,125W. Quel est l'intensité du vecteur de

Poynting ( = flux d'énergie par unité de temps et de surface) et la densité d'énergie électromagnétique à une distance

D=1m (on suppose que l'onde est plane). Combien de photons par mètre cube cela représente-t-il ? Rappel : relation de

Planck-Einstein : E=hν où h est la constante de Planck et ν la fréquence de l'onde.

Exercice n°6 : Pression de radiation.

Une onde électromagnétique transporte aussi de l'impulsion (quantité de mouvement). C'est l'impulsion des photons qui

la composent et qui est donnée par la loi de De Broglie p=hν/c (h est la constante de Planck et ν la fréquence de l'onde

et c la vitesse de la lumière). Quand l'onde éclaire un objet elle lui transfert toute son impulsion si elle est

complètement absorbée (et le double si elle est réfléchie totalement, pourquoi ?).

A partir de la puissance reçue (vecteur de Poynting), calculer le nombre ni de photons incidents par unité de temps à

travers une surface unité (flux) à une distance D de la source. En déduire la pression électromagnétique qui est égale au

flux d'impulsion p*ni dans le cas d'une absorption totale de l'onde par l'objet placé à la distance D de la source.

Application : l'énergie solaire reçu sur terre est de 1360 W/m2

. Calculer la pression de radiation exercée par la lumière

solaire sur la terre dans le cas d'une absorption totale.

Image concernant mon devoir de Physique

Où j'en suis dans mon devoir

Avec le confinement nous avons des problèmes avec mes collègues pour réussir l'intégralité des exercices. Evidemment, nous avons le cours : on a les formules tel que Biot-Savart, théorème d'ampère... 

Mais malgré cela on reste bloqué dès le commencement. Pourriez-vous nous donner des pistes pour au moins commencer les exercices.

Merci pour votre aide.