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Un fil long rectiligne transporte un courant constant qui produit un champ magnétique 𝐵. Lequel des schémas suivants représente le plus précisément les lignes de champ magnétique de 𝐵? (A), (B), (C), (D) ou (E).
Pour commencer, rappelons-nous du champ magnétique produit par un fil long conducteur de courant et comment le représenter à l’aide de lignes de champ. Tout d’abord, rappelons qu’un long fil parcouru par un courant produit un champ magnétique composé de cercles fermés concentriques. Ainsi, nous pouvons éliminer les options (C) et (E) car elles ne correspondent pas à cette description.
Les autres options montrent toutes les lignes de champ sous la forme de cercles concentriques fermés. Ce qui est différent à leur sujet est la façon dont les cercles sont distribués. Rappelez-vous que lorsque nous représentons un champ magnétique en utilisant des lignes de champ, les zones où les lignes de champ sont plus rapprochées montrent où le champ magnétique est plus intense. Ainsi, pour reconnaître laquelle des autres options de réponse est correcte, il sera utile de rappeler la formule de l’intensité du champ magnétique - à une certaine distance 𝑑 d’un fil long parcouru par un courant. 𝐵 est égal à 𝜇 zéro 𝐼 divisé par deux 𝜋𝑑.
Puisque nous savons que le courant est constant, les seuls termes qui nous intéressent ici sont 𝐵 et 𝑑. Alors, écrivons leur relation de proportionnalité. 𝐵 est proportionnel à un sur 𝑑. Nous disons que 𝐵 est inversement proportionnel à 𝑑, vu que si une quantité augmente, l’autre doit diminuer. Cela a du sens. Le champ magnétique est plus fort plus près du fil et plus faible plus loin. Ainsi, le schéma correct montrera que l’intensité du champ diminue avec la distance du fil.
L’option (D) montre des lignes de champ qui s’éloignent les unes des autres lorsque la distance du fil augmente, ce qui correspond à l’intensité du champ magnétique décroissant avec la distance du fil. Par conséquent, (D) semble être le meilleur choix. La figure (A) montre des cercles concentriques ayant un espacement égal, et la figure (B) montre les cercles se rapprochant lorsque la distance du fil augmente. Aucune de ces deux correspond à la relation inversement proportionnelle entre le champ et la distance du fil. Ainsi, nous pouvons éliminer ces deux options.
Donc, nous savons que la bonne réponse est (D). Ce schéma illustre précisément les lignes de champ magnétique entourant un fil long rectiligne parcouru par un courant.
