Magnetism and Moving Charges · Magnétisme et charges en mouvement
A magnet can bend a beam of moving charges
- In an old TV tube, magnets steer a beam of electrons to paint the picture.
- A magnetic field grabs a moving charge and shoves it sideways.
- The force is strange: it acts perpendicular to both the motion and the field.
- This sideways magnetic force runs motors, mass spectrometers and particle detectors.
Un aimant peut dévier un faisceau de charges en mouvement
- Dans un ancien tube TV, des aimants orientent un faisceau d'électrons pour dessiner l'image.
- Un champ magnétique saisit une charge en mouvement et la pousse latéralement.
- La force est étrange : elle agit perpendiculairement au mouvement et au champ.
- Cette force magnétique latérale actionne les moteurs, les spectromètres de masse et les détecteurs de particules.
The magnetic force on a charge
- A charge $q$ moving at speed $v$ across a field $B$ feels a force $F = qvB$.
- The force is perpendicular to both the velocity and the field.
- A charge moving along the field lines feels no force at all.
- The force is largest when the charge moves at right angles to the field.
La force magnétique sur une charge
- Une charge $q$ se déplaçant à la vitesse $v$ à travers un champ $B$ subit une force $F = qvB$.
- La force est perpendiculaire à la fois à la vitesse et au champ.
- Une charge se déplaçant le long des lignes de champ ne ressent aucune force.
- La force est maximale lorsque la charge se déplace perpendiculairement au champ.
A field in space · Un champ dans l'espace
See the magnetic field a magnet creates — the field a moving charge would cut across. · Voyez le champ magnétique créé par un aimant — le champ qu'une charge en mouvement couperait.
A $2\ \text{C}$ charge moves at $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ across a $4\ \text{T}$ field (right angles). What force does it feel, in $\text{N}$? · Une charge $2\ \text{C}$ se déplace à $3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ à travers un champ $4\ \text{T}$ (angles droits). Quelle force ressent-elle, en $\text{N}$ ?
$F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$.
The magnetic force on a moving charge is directed: · La force magnétique sur une charge en mouvement est dirigée :
The force is perpendicular to both the velocity and the field. · La force est perpendiculaire à la fois à la vitesse et au champ.
A charge moving exactly along the field lines feels a force of: · Une charge se déplaçant exactement le long des lignes de champ ressent une force de :
Moving along the field gives no sideways force; the force needs motion across the field. · Se déplacer le long du champ ne produit aucune force latérale ; la force nécessite un mouvement à travers le champ.
The right-hand rule
- Point your right hand's fingers along $v$, curl toward $B$; your thumb gives the force (for a positive charge).
- For a negative charge, the force is the opposite way.
- Because the force is always sideways, it changes the charge's direction but not its speed.
- A charge moving across a uniform field therefore travels in a circle.
La règle de la main droite
- Pointez vos doigts de la main droite selon $v$, pliez-les vers $B$ ; votre pouce indique la force (pour une charge positive).
- Pour une charge négative, la force est dans la direction opposée.
- Comme la force est toujours latérale, elle change la direction de la charge mais pas sa vitesse.
- Une charge se déplaçant perpendiculairement à un champ uniforme parcourt donc une trajectoire circulaire.
Because it acts perpendicular to the motion, the magnetic force does no ____. · Puisqu'elle agit perpendiculairement au mouvement, la force magnétique ne fait aucun ____.
A perpendicular force does no work, so the speed is unchanged. · Une force perpendiculaire ne fait aucun travail, donc la vitesse reste inchangée.
Circular motion in a field
- The sideways force acts like a centripetal force, bending the path into a circle.
- Faster charges or weaker fields make bigger circles.
- This is how a mass spectrometer sorts particles by mass and charge.
- The magnetic force does no work (it is perpendicular to the motion), so speed stays constant.
Mouvement circulaire dans un champ
- La force latérale agit comme une force centripète, courbant la trajectoire en cercle.
- Des charges plus rapides ou des champs plus faibles produisent des cercles plus grands.
- C'est ainsi qu'un spectromètre de masse trie les particules selon leur masse et leur charge.
- La force magnétique ne fait aucun travail (elle est perpendiculaire au mouvement), donc la vitesse reste constante.
A stationary charge in a magnetic field feels no magnetic force. · Une charge stationnaire dans un champ magnétique ne ressent aucune force magnétique.
The magnetic force needs motion: $F = qvB$ is zero when $v = 0$. · La force magnétique nécessite un mouvement : $F = qvB$ est nul lorsque $v = 0$.
Select all · tout true statements about the magnetic force on a charge. · Sélectionnez tous les énoncés vrais concernant la force magnétique sur une charge.
The force needs motion, is perpendicular, and bends the path into a circle — but does no work, so it never changes the speed. · La force nécessite un mouvement, est perpendiculaire, et courbe la trajectoire en cercle — mais ne fait aucun travail, donc elle ne change jamais la vitesse.
The magnetic force needs the charge to be moving — a stationary charge feels no magnetic force. And the force is perpendicular to the velocity, so it does no work and never changes the charge's speed, only its direction.
La force magnétique nécessite que la charge soit en mouvement — une charge stationnaire ne ressent aucune force magnétique. Et la force étant perpendiculaire à la vitesse, elle ne fait aucun travail et ne modifie jamais la vitesse de la charge, seulement sa direction.
A charge of $q = 2\ \text{C}$ moves at $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ across a field of $B = 4\ \text{T}$ (at right angles).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, perpendicular to the motion.
Line the velocity up along the field instead, and the force drops to zero.
Une charge de $q = 2\ \text{C}$ se déplace à $v = 3\ \tfrac{\text{m}}{\text{s}}$ à travers un champ de $B = 4\ \text{T}$ (à angle droit).
- $F = qvB = 2 \times 3 \times 4 = 24\ \text{N}$, perpendiculaire au mouvement.
Alignez la vitesse le long du champ, et la force tombe à zéro.
A moving charge in a magnetic field feels a force $F = qvB$, perpendicular to both its velocity and the field (use the right-hand rule). A charge moving along the field feels no force. The force does no work — it bends the path into a circle without changing the speed.
Une charge en mouvement dans un champ magnétique subit une force $F = qvB$, perpendiculaire à la fois à sa vitesse et au champ (utilisez la règle de la main droite). Une charge se déplaçant le long du champ ne ressent aucune force. La force ne fait aucun travail — elle courbe la trajectoire en cercle sans changer la vitesse.