Td corrigé chap4-exo_bilan_champ_magnetique_1smp.doc pdf

chap4-exo_bilan_champ_magnetique_1smp.doc

II - Topographie des lignes de champ ; spectres magnétiques. III - Champ magnétique créé par une distribution filiforme de courant. 1°) Loi de Biot et Savart.




part of the document



1SMP Cours Physique
Chap 4 : révision du Devoir Surveillé : Ancien Klassenarbeit (45 mn)

Apéritif  (5 points) Est-ski j’ai bien appris mon cours ?
1) Dessiner les spectres magnétiques d’un aimant droit, d’un aimant en U et d’un solénoïde. Orienter les lignes de champs et préciser le nom des pôles des aimants et celui des faces du solénoïde ainsi que le sens du courant qui le parcourt.
2) Citer 3 dispositifs permettant de créer un champ magnétique uniforme. Montrer sur les spectres dessinés en 1) les régions de l’espace où le champ magnétique est uniforme


* Exercice 1 (6 points) Le sol est-il noïde ?
Une bobine de rayon r = 5,00 cm et longueur L = 50,0 cm comporte N = 200 spires régulièrement réparties.
Justifier pourquoi on peut assimiler cette bobine à un solénoïde.
Calculer la valeur du champ magnétique (en mðT) à l intérieur de ce solénoïde lorsque l intensité du courant qui le traverse vaut I = 200 mA. Vous donnerez le résultat avec le bon nombre de chiffres significatifs.
Sachant que l intensité maximale admissible est 200 mA, comment pourrait-on encore augmenter la valeur de ce champ magnétique ?
L’axe du solénoïde est placé horizontalement et perpendiculairement au méridien magnétique. On place une petite aiguille aimantée au centre du dispositif. Lorsqu’on fait passer un certain courant dans la bobine, l’aiguille dévie de 40° vers l’est.
a. Faire un schéma clair de la situation : préciser en particulier le sens du courant et les 4 points cardinaux : Sud, Nord, Est, Ouest.
b. Calculer l’intensité du courant parcourant le solénoïde. On donnera 2 chiffres significatifs.
On rappelle que Bh = ben zut alors…


Exercice 2 (9 points) A en perdre la boussole…
Une boussole est placée en O au centre d'un solénoïde S. En l'absence de courant, la boussole prend une direction perpendiculaire à l'axe horizontal du solénoïde. On placera le nord géographique en haut. Le solénoïde est placé dans un circuit série comprenant un générateur de tension continue, un rhéostat (résistor de résistance variable) et un interrupteur K. On ferme l'interrupteur K, le solénoïde est parcouru par un courant constant d'intensité I = 43,0 mA. La boussole dévie d'un angle að = 82,4° vers la droite.
Données : ðmð0 = & & .. à connaitre ; L = 42,0 cm ; N = 1400 spires.

Calculer la valeur BO (en mðT) du champ magnétique créé par le solénoïde au point O. Vous donnerez le résultat avec le bon nombre de chiffres significatifs.
En déduire la valeur BH (en mðT) de la composante horizontale du champ magnétique terrestre. Vous donnerez le résultat avec le bon nombre de chiffres significatifs.
La précision de la valeur précédente n'est pas satisfaisante. En effet, le rhéostat parcouru par un courant engendre un champ magnétique perturbateur noté  EMBED Equation.3 et dont on ne connaît pas la valeur. Les deux manipulations suivantes permettent de s'affranchir de cette perturbation :

On place le rhéostat suivant l'axe du solénoïde.
L'extrémité du rhéostat est située à la distance D du point O. Le champ  EMBED Equation.3 créé par le rhéostat a la même direction et le même sens que  EMBED Equation.3 créé par le solénoïde.
La boussole dévie d'un angle að1 = 83,9 ° vers la droite lorsque le circuit est parcouru par le même courant
I = 43,0 mA. INCLUDEPICTURE "http://www.chimix.com/an8/concours8/image/berck803.gif" \* MERGEFORMATINET Etablir l'expression de tan að1 en fonction de BO, BH et BR.

On place le rhéostat perpendiculairement à l'axe du solénoïde. L'extrémité du rhéostat est toujours située à la distance D de O.
Le champ  EMBED Equation.3 crée par le rhéostat a même direction et le même sens que  EMBED Equation.3 créé par la terre.
La boussole dévie d'un angle að2 = 82,1° vers la droite lorsque le circuit est parcouru par le même courant I = 43,0 mA.
Etablir l'expression de tan að2 en fonction de BO, BH et BR.

Etablir l'expression de BH en fonction de BO, að1 et að2.

Calculer BH. Vous donnerez le résultat avec 3 chiffres significatifs.


 INCLUDEPICTURE "http://www.chimix.com/an8/concours8/image/berck804.gif" \* MERGEFORMATINET 1SMP Co,12Xmtuv‚³´¶¥ § 

Q
S
T
U
p
…
†
›
œ
³
µ
úêÝÐÃ곬¢›¢“‹zzozkd]›XPLPLPhX;ahX;ahX;a6 hX;a6 hF7%56 h×io56h×iohb åh×io5\] h×io\]h¥Ah×io5]hX;ah×io6hb åh×io6 hX;a56hb åh×io56 hY`ô56hÿ-hÿ-5CJOJQJaJhGgÙ5CJOJQJaJhÿ-5CJOJQJaJh×io5CJOJQJaJhhÿ-5CJOJQJaJ hÿ-5,uv´¥ S
T
U
†
ó
5 z
=5öÀ»³®³®®©©••
& F
ÆЄ8„Èþ^„8`„ÈþgdX;a
& F
ÆЄ8„Èþ^„8`„ÈþgdýpigdX;agd×io$a$gd×iogdGgÙ6$„Õ$d!%d!&d!'d!-DMÆ
ÿÀÀÀNÆÿ!OÆÿ!PÆÿ!QÆÿ!]„Õa$gdÿ-„Õ]„Õgdÿ-µ
È
É
3 5 ]   Ò Ô ê x
57¼½¾À1234DEFGTV^_wyE¬Îãäz|~’”ÎüôüðüèÜèüèüØüÑüðüÑüÉ¿Éü¸±ª±£±™”™‰‰‰‰u‰‰hX;ah×io6CJaJh×ioCJaJhÜ4°h×ioCJaJ h×io6hÌNÓh×io56 hX;a56 hF7%56 h×io56 hX;ah×ioh3R„hX;a6H*h3R„hX;a6 hX;a5\h3R„hýpihX;a6OJQJhýpihX;a6hýpihX;ahX;a6hX;a,5¾!EFGy„†¾./aVöööîîéÚÚÚÆƨ››„$
Ƥ¤$If[$\$a$gdF7%

Æ$IfgdF7%$
& F
Æ„„¤¤[$\$^„`„a$gd×io
& F
Æ„„^„`„gd×io$¤¤[$\$a$gd×iogd×io$a$gd×io„8^„8gdX;aÎÐàâþBFHJbdf‚„†¬®°´º¼¾ðò*.lŽïäÜÐäĸïªäÜäžÜäžÜäÜ䖌–wiw–d–]YUh3R„h×io hÜ4°h×io h×io\haBYh×io6OJQJ\haBYh×io6\hX;ah×io6H*\hX;ah×io6\hÜ4°h×io\hX;ah×io6CJaJhX;ah×io6CJH*aJh×ioCJOJQJaJhß9èh×io5CJaJhß9èh×io6CJaJh×ioCJaJhÜ4°h×ioCJaJhX;ah×io6CJOJQJaJ!Žº¼¾èêìðöøúrv²´(žŸ²³´µÙÚ./üøüðæÛðÑÃÑð¼üµøüª¢ªšªšª‰}n_‰ªšTühh×ioCJaJjh0,xh0,xEHöÿUhj8IKV
h0,xUVmHsHhdh0,xCJaJh jhdh0,xCJUaJhh×ioCJaJh3R„CJaJhÜ4°h×ioCJaJ h3R„h3R„ hÜ4°h×iohaBYh×io6OJQJ\haBYh×io6\hX;ah×io6H*\hX;ah×io6\hÜ4°h×io\h3R„h×io /a©ª½¾¿Àýþ"$&(’”¨Ä.04JLùîÝѳÝîÝѤ•Ýî…wîkîcWîLùLjhÜ4°h×ioUhX;ah×io6CJaJh\¡CJaJhb åh×io6CJaJhX;ah×io6CJH*aJhX;ah×io6CJOJQJaJjxhkZh0,xEHôÿUhjŽGKV
h0,xUVmHsHjX@XDXòæòæÖË¿³¿ªœŽqf[Y[M?M[M?h0,xh×io6CJH*aJh0,xh×io6CJaJUhÌNÓh×ioCJaJh0,x6CJ\aJh5h0,x6CJ\aJhrxçh×ioCJaJmH sH hrxçh×io5\mH sH hÌNÓh×io5\mH sH h5\mH sH hÌNÓh×ioOJQJ\hÌNÓh×io\mH sH hÌNÓh×iomH sH h5h×io6OJQJmH sH h5h×io6mH sH h5h×io6H*mH sH ”C–C˜CŠXŒX|Y~Y@Z¨‘nWnNN $IfgdF7%$
Ƥ¤$If[$\$a$gdF7%"$
& F
Æ„„õÿ¤¤$If[$\$^„`„õÿa$gdF7%$
Ƥ¤$If[$\$a$gdF7%Vkd_$$If–FÖ0”ÿFÇ*²
t öE+6ööÖÿÿÖÿÿÖÿÿÖÿÿ4Ö4Ö
laöytF7%onduit à, en remplaçant BO par BO + BR : tanað1 = (BO + BR) / BH (1)

(1pt) Un raisonnement identique à celui ci-dessus conduit à, en remplaçant BH par BH + BR : tanað2 = BO /(BH + BR) (2)
 INCLUDEPICTURE "http://www.chimix.com/an8/concours8/image/berck805.gif" \* MERGEFORMATINET (3 pts) (1) donne BR = BH*tanað1 - BO.  (2) s'écrit : BR = BO / tanað2 - BH. 
d'où : BH*tanað1 - BO =  BO / tanað2 - BH. 
D où BH*(tanað1 +1) = BO*(1 / tanað2 +1) et BH = BO*(1 / tanað2 +1) / (tanað1 +1).

(1pt) BH = 180mðT *(1/ tan 82,1 + 1) / (tan 83,9 +1) = 19,8 mðT.










































að = 40°

 EMBED Equation.3 

 EMBED Equation.3 

 EMBED Equation.3 

I

Sud

Nord

Est

Ouest

 EMBED Equation.3