word - Physique
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Thème 2 : Son et musique Émetteurs et récepteurs sonores TP - Microphone dynamique Un microphone est ce qu'on appelle un transducteur. Un transducteur est un appareil qui transforme une forme d’énergie en une autre forme d’énergie. Le microphone, lui, transforme l’énergie mécanique (celle de véhiculée par l'onde sonore) en énergie électrique. Il existe plusieurs technologies de micro. Dans ce TP, on va voir comment fonctionne l'une d'entre elle : les micros électrodynamiques (dits aussi micros dynamiques). I - Composition d'un microphone électrodynamique et rappels sur la notion de champ magnétique Document 1 : Composition d'un microphone électrodynamique Un microphone électrodynamique comporte deux éléments essentiels : une bobine (enroulement d’un fil conducteur) et un aimant. La bobine mobile est placée dans le champ magnétique crée par l’aimant fixe. Une membrane souple est solidaire de la bobine. Document 2 : Champ magnétique Dans une région de l’espace où règne un champ magnétique, une aiguille aimantée prend une direction et un sens privilégiés. Le champ magnétique est un champ vectoriel. On représente le champ magnétique en un point M de l’espace par un vecteur champ magnétique B(M) tel que : - son origine est le point choisi - sa direction est celle qu’aurait une aiguille aimantée placée en ce point - son sens va du pôle sud au pôle nord à travers l’aiguille aimantée. - sa valeur se mesure avec un teslamètre et s’exprime en tesla (T) Dans une région de l’espace, on dit qu’un champ magnétique est uniforme si le vecteur champ magnétique B est identique (même direction, même sens, même valeur) en chacun des points de cette région. Document 3 : Les lignes de champ magnétique Une ligne de champ magnétique est une ligne orientée telle qu'en chaque point de cette ligne, le vecteur champ magnétique est tangent à la ligne de champ magnétique. Une ligne de champ est orientée dans le sens du champ magnétique et se referme sur ellemême. Les lignes de champs d'un aimant émergent du pôle Nord de l’aimant et rentrent dans l’aimant par le pôle Sud. L'ensemble de lignes de champ magnétique est appelé spectre du champ magnétique. Pour faire l'image d'un spectre de champ magnétique, on peut utiliser de la limaille de fer qu'on saupoudre sur la zone où on veut visualiser les lignes de champ. Chaque grain de limaille se comporte comme une petite aiguille aimantée et s'oriente dans la direction du champ magnétique, ce qui permet de matérialiser les lignes de champ magnétique. Approcher une petite aiguille aimantée d’un microphone dynamique et déplacer celle-ci doucement. Faire de même autour d’un aimant droit. Observer. 1. Noter vos observations. 2. En s'appuyant sur les documents fournis, indiquer quel composant du micro est à l’origine du comportement de l'aiguille aimantée au voisinage du micro. Disposer une plaque de verre sur un aimant droit posé sur la table. Saupoudrer de la limaille de fer sur la plaque de verre À la fin de la manipulation, récupérer avec précaution la limaille de fer et la remettre dans le pot en formant un entonnoir avec la feuille de papier. 3. Reproduire l'allure de la figure obtenue. 4. En s'aidant des documents fournis, orienter les lignes de champ. 5. Sur la figure représentant les lignes de champ que vous avez dessinée, tracer le vecteur champ magnétique en trois points différents. 6. Recommencer la même expérience avec un aimant en U : Disposer une plaque de verre sur un aimant droit posé sur la table.; Saupoudrer de la limaille de fer sur la plaque de verre ; À la fin de la manipulation, récupérer avec précaution la limaille de fer et la remettre dans le pot en formant un entonnoir avec la feuille de papier. Reproduire la figure obtenue. Orienter les lignes de champ. 7. Décrire les lignes de champs. 8. Comment peut-on qualifier le champ magnétique dans l’entrefer de l’aimant en U ? II - Mise en évidence du phénomène d’induction électromagnétique Document 4 : Phénomène d'induction électromagnétique Soit un matériau conducteur placé dans un champ magnétique. Si le champ magnétique varie au cours du temps et si le conducteur est "fermé", de manière à former un circuit électrique, alors, il va y avoir apparition d'un courant dans le circuit électrique. Ce phénomène d'apparition de courants dans un conducteur placé dans un champ magnétique variable est l'une des manifestations du phénomène d'induction électromagnétique. Ces courants sont appelés "courants induits" ou "courants de Foucault". Matériel disponible : aimant droit, bobine, fils de connexion, milliampère. 9. Avec le matériel disponible uniquement, proposer un protocole permettant de mettre en évidence l'apparition d'un courant induit. Faire un schéma de l’expérience. 10. Quels paramètres ont une influence : sur le signe du courant induit ? sur l’amplitude du courant induit ? III - Principe du microphone électrodynamique 11. En s’appuyant sur les résultats des manipulations précédentes, expliquer le principe de fonctionnement d’un microphone électrodynamique. 12. Le rôle d'un microphone peut-il être comparé à celui de l’oreille ou de la voix humaines ? Justifier.
