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Concept
Force électromagnétique
Résumé
vignette|Force de Lorentz agissant sur des particules chargées se déplaçant rapidement dans une chambre à bulles. Les trajectoires de charge positive et négative se courbent dans des directions opposées.La force électromagnétique ou force de Lorentz est la force subie par une particule chargée dans un champ électromagnétique. C'est la principale manifestation de l'interaction électromagnétique. Cette force, appliquée dans diverses situations, induit l'ensemble des interactions électriques et magnétiques observées ; elle est de ce fait principalement étudiée en physique et en chimie. Les effets quantiques affectant la force électromagnétique sont étudiés dans le cadre de l'électrodynamique quantique.
L'éponyme de la force de Lorentz est le physicien néerlandais Hendrik A. Lorentz.
Le champ électromagnétique exerce sur une particule possédant une charge électrique q la force suivante :
Les vecteurs et sont respectivement le champ électrique et le champ magnétique pris au point où se trouve la particule, représente la vitesse de la particule dans le référentiel d'étude. On peut distinguer deux contributions à cette force :
qui est la force électrique ;
qui est la force magnétique.
Dans le cas où la charge électrique est immobile à une certaine position nommée , sa vitesse est donc nulle, et elle n'est pas soumise à une quelconque force magnétique : le produit vectoriel est nul, et la charge est alors soumise à une force qui ne dépend que du champ électrique .
Le champ électrique s'exerçant en est alors donné par la loi de Coulomb :
ε est une constante universelle appelée la permittivité du vide (à remplacer par la permittivité du milieu, lorsqu'on n'est pas dans le vide).
Le calcul de la force ne se fait que lorsque l'on connaît la valeur des champs et , qui sont principalement déterminés par la distribution de l'ensemble des particules chargées intervenant dans la configuration étudiée.
Historiquement, la force de Lorentz était une donnée indépendante de l'équation décrivant le champ électromagnétique.
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