Rayon de Larmor
Le rayon de Larmor est un concept physique permettant de décrire le mouvement d'une particule chargée soumise à un champ magnétique constant. En effet, cette particule acquiert un mouvement circulaire caractérisé par son rayon.
L'expression de ce rayon dépend de la charge de la particule , de sa masse au repos , de son énergie cinétique , et de la valeur du champ magnétique.
En mécanique classique
Le rayon de Larmor en mécanique classique s'écrit :
. |
Démonstration : |
Pour étudier le rayon de Larmor, nous nous plaçons dans un repère d'axes , et . Pour simplifier, supposons que le champ magnétique soit orienté selon l'axe , et que la vitesse initiale soit .
En posant et et , on obtient :
Ces équations différentielles ont pour solution :
Et en intégrant encore une fois :
Cela correspond à un mouvement circulaire de rayon |
En mécanique relativiste
Le passage en mécanique relativiste fait intervenir la grandeur (le facteur de Lorentz). En effet, il faut remplacer, dans l'expression du principe fondamental de la dynamique, la masse au repos par la masse effective . En reprenant la démonstration dans le cas classique, il faut préciser que la vitesse (ou bien ) est constante au cours du mouvement. Ainsi, est aussi constant, et on peut reprendre le résultat . Finalement, comme la mécanique relativiste nous apprend que , on obtient la formule :
. |
Remarque :
- Pour retrouver la formule classique, il suffit de considérer l'énergie cinétique comme petite par rapport à l'énergie de masse au repos. On peut alors développer au premier ordre l'argument entre parenthèses sous la racine carrée.
Voir aussi
- Joseph Larmor
- Électromagnétisme
- Électron
- Champ magnétique
- Liste des concepts scientifiques
- Précession de Larmor
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