Une barre conductrice OA de longueur L peut tourner dans le plan de figure autour d'un point fixe O.
Dans ce plan un fil vertical indéformable et infini est parcouru par un courant I. Ce fil est à la distance D de O.
La barre est alimentée via un bain de mercure par un courant d'intensité I. Les deux courants sont de même sens.
La barre est soumise à son poids et à la force de Laplace induite par l'induction créée par le conducteur fixe. La masse par unité de la barre est ρ.
Sous l'action du moment de ces forces autour de O, la barre s'écarte de la verticale d'un angle α.
Un élément de longueur dL situé à la distance x = OM est soumis à une force dF dont le moment en O est dM = OM ∧ dF, Ce moment est parallèle à Oz.
Á l'équilibre la somme des moments en O est nulle. M + OG ∧ mg = 0.
Soit M.z = ½.ρ.L.g.sin α.z
Le champ induit par le courant dans le fil infini est normal au plan de figure et :
B(M) = (µ0I / 2π) (1 / D − x-tan(α) )z
Si α est petit, on peut se limiter à un développement au premier ordre :
B(M) = (µ0I / 2π.D) (1 + x.α / D ) z
dM = OM ∧ dF = (x.µ0I2 / 2π.D) (1 + x.α / D ).dx.z
Par intégration sur toute la longueur de la barre on trouve :
M = (µ0I2 / 2π.D) (L2/ 2 + α.L3 / 3.D) z
En déduire que :
Données utilisées
ρ = 2,2.10−3. D = 5 cm. L = 40 cm