Exercice n°1

On dispose du circuit indiqué sur le schéma suivant :

Pile : E = 4.5V ; r= 1W

Résistance du barreau R = 1 W

 

B = 50 mT

 

MN = 25 cm.

 

1.  Représenter ce circuit vu de dessus, lorsque l’observateur se situe au dessus du plan P.

2.  Indiquer sur ce schéma les vecteurs,  et, en justifiant leur orientation. Indiquer également le sens de l’intensité électrique dans le circuit.

3.  Calculer la valeur de l’intensité électrique, I.

4.  Déterminer la valeur de l’angle a, en précisant entre quels vecteurs il est pris.

5.  Déterminer l’intensité de la force de Laplace.

 

 

Corrigé

Exercice n°2

On dispose du circuit suivant, seul le barreau MN peut bouger. :

Le circuit est dans un plan incliné d’un angle γ = 25° par rapport à l’horizontale et β = 65 ° par rapport à la verticale. L’aimant est posé verticalement sur la table donc le nord est au dessous du sud. B = 40 mT ; I = 3.0 A ; MN = 12 cm

1.  Représenter sur le circuit, l’intensité traversant le barreau MN, et  le champ magnétique dans l’entrefer de l’aimant.

2.  Représenter sur le Schéma l’angle α. Déterminer sa valeur en faisant éventuellement un raisonnement sur un schéma à part.

3.  Représenter sur le Schéma la force de Laplace. Préciser sa direction, son sens et son point d’application.

4.  Calculer sa valeur.

 

Corrigé

 

Exercice n°3

On dispose du circuit suivant :

Pile : E = 12 V ; r= 1.5 W

Résistance du barreau R = 1 W

 

B = 50 mT

 

MN = 20 cm.

Masse du barreau : m = 10g

g = 10 N.Kg-1

1.  Représenter ce circuit vu de dessus, lorsque l’observateur se situe au dessus du plan du circuit. On représentera le champ magnétique, mais pas l’aimant.

2.  Indiquer sur ce schéma les vecteurs,  et, en justifiant leur orientation. Indiquer également le sens de l’intensité électrique dans le circuit.

3.  Calculer la valeur de l’intensité électrique, I.

4.  Déterminer la valeur de l’angle a, en précisant entre quels vecteurs il est pris.

5.  Déterminer l’intensité de la force de Laplace.

6.  Déterminer l’intensité du poids, P, du barreau.

7.  Conclure quant au mouvement du barreau.

 

 

Corrigé

 

Exercice n°4

On réalise une expérience afin d’étudier la force de Laplace. Une bobine de fil est placée dans un champ magnétique, généré par un aimant de manière à ce que seule sa portion supérieure soit dans ce champ magnétique. Elle est posée sur une balance de précision dont on a fait la tare. La balance indique donc m=0 g en début d’expérience.

On admettra que la valeur de l’intensité de la force exercée par la balance sur le système, ou réaction, notée, est R = m.g. avec m étant la masse indiquée par la balance.

La bobine comporte 50 tours de fils.

Elle est carrée et fait 5 cm d’arête.

 

A l’aide d’un générateur et d’un rhéostat, on fait varier l’intensité électrique qui circule dans la bobine, cette dernière est mesurée à l’aide d’un ampèremètre.

1.  Faire un schéma du circuit électrique employé dans cette expérience.

2.  On prend comme système mécanique l’ensemble, support + bobine. Représenter et nommer les forces qui s’appliquent sur ce système. Vérifier la direction et le sens de la force de Laplace (notée  pour Force de Laplace totale : celle exercée par la totalité des 50 fils).

3.  Pourquoi a-t-on fait la tare en début d’expérience ? Quelle relation peut-on établir, une fois la tare faite, entre R et FT (FT : intensité de la force de Laplace exercée sur la totalité des 50 portions de fil). En conclure une écriture de FT en fonction de m.

On a effectué les mesures suivantes :

I (A)

0.5

1.0

1.2

1.5

2.0

m (g)

2.5

5.0

6.0

7.5

10

FT (N)

 

 

 

 

 

F1 (N)

 

 

 

 

 

4.  La force de Laplace est une force de quel type ?

5.  Compléter le tableau en déterminant les valeurs de FT puis de F1 qui représente la force de Laplace exercée sur un seul fil.

6.  Tracer la courbe F1 = f(I). Déterminer l’équation de cette courbe.

7.  Quel type de relation relie F et I ?

8.  Quelle est la valeur de l’angle a ? préciser entre quels vecteurs il est pris.

9.  A l’aide de l’équation établie à la question 6, déterminer la valeur de l’intensité du champ magnétique, B.

Corrigé

Exercice n°5

On réalise le montage ci-dessous. OA et O’A’ sont des tiges de cuivre, les bacs A et A’ sont remplis de mercure. L’intensité du courant électrique est la même dans les deux tiges de cuivre, elle sera notée I.

Données : formule donnant B dans ces conditions : B= μ0 I / (2 π d) où d est la distance séparant les deux tiges. Il s’agit du champ magnétique généré par un fil parcouru par un courant (voir cours sur le champ magnétique pour sa direction et son sens).

μ0 = 4 π 10-7 

d= 2 cm

OA = O’A’ = 30 cm

I = 8 A.

 

mso91934

       

1- Représenter le sens du courant dans les deux tiges (schéma n°1).

2-  Champ magnétique et force de Laplace.

a-  Montrer que le vecteur , champ magnétique produit par le fil OA en N est perpendiculaire à la figure et plonge dans le plan du schéma (voir cour sur le champ magnétique, champ créé par un fil.). Représenter et calculer la valeur de .

b- Indiquer la direction et le sens de la force électromagnétique  agissant en N. Calculer .

c-  Représenter le vecteur , champ magnétique produit par O’A’ en M. Calculer .

d- Indiquer la direction et le sens de la force électromagnétique  agissant en M. Calculer .

3- Quelle est l’action mutuelle de 2 courants parallèles et de même sens ?

 

Corrigé