Fiche N°10 TP

FICHE N°10 TP :
Caractère vectoriel du champ magnétique
Etude du champ magnétique produit par une bobine.
Objectifs :
Utilisation d'un teslamètre ; vérification de la proportionnalité de B et I dans une bobine ne comportant pas
de noyau ; choix raisonné d'une "formule" pour obtenir un résultat ; effets qualitatifs de l'introduction d'un
noyau feuilleté de fer doux dans une bobine.
But de la manipulation :
Validité d'un modèle pour calculer l'intensité du champ magnétique obtenu au centre des bobines utilisées
communément dans les lycées
Sonde du teslamètre
K
I
A
Référence
Matériel :





Une bobine sans son noyau.
Un générateur d'intensité ajustable.
Un ampèremètre.
Une sonde de teslamètre reliée à un teslamètre ou à une interface.
Une aiguille aimantée sur pivot.
Manipulations et mesures :





Faire traverser la bobine par un courant de 1 A.
Placer la sonde au centre de la bobine de façon à ce que la lecture sur le teslamètre conduise à une
valeur positive.

A l'aide de l'aiguille aimantée, trouver les pôles nord et sud de la bobine et vérifier que le sens de B
est en accord avec le sens de I
Faire varier I de 0 A à +5 A (onze mesures) et noter ou enregistrer les valeurs de I et de B
correspondantes.
Il faut effectuer rapidement les mesures pour ne pas détériorer la bobine.
Reporter les points expérimentaux dans un système d'axes I,B.
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


Ajuster les points expérimentaux à B = k.I . Conclusion ? Calculer la valeur de k.
Connaissant N, nombre de spires constituant la bobine et l, longueur de la bobine, en déduire n,
nombre de spires par mètre de bobine.
En assimilant la bobine à un solénoïde, calculer la valeur de ksolénoïde . Comparer k et ksolénoïde.
Conclusion ?
B est-il toujours proportionnel à I ?


Reprendre la manipulation précédente.
Placer la sonde à l'extérieur de la bobine à au moins 3 cm de son extrémité.
Sonde du teslamètre
K
I
A




Référence
Faire varier l'intensité I de 0 à 5 A .
Il faut effectuer rapidement les mesures pour ne pas détériorer la bobine
Reporter les points expérimentaux dans un système d'axes I,B.
Reprendre la manipulation précédente, sans modifier la position de la sonde, en introduisant un noyau
feuilleté de fer doux.
Reporter sur le graphique précédent les points expérimentaux obtenus.
Conclusions :



Insister sur la proportionnalité de B et I pour un circuit placé dans le vide (ou dans l'air).
Montrer le caractère non général de la proportionnalité entre B et I
Montrer l'utilité des noyaux de fer doux dans les machines électromécaniques.
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Superposition de deux champs magnetiques.
Cette manipulation peut être réalisée en cours ou en Travaux Pratiques
B
B2

M
N
S
B1
I
1
I2



Le but de la mesure est de montrer que B  B1  B2
Matériel :
-
Deux bobines identiques, sans noyau de préférence,
Un teslamètre,
Deux générateurs permettant d'obtenir des intensités comprises entre 0 et 2,5 A,
Un rapporteur (transparent, si la manipulation est montrée en cours sur un rétroprojecteur),
Une aiguille aimantée.
Principe de la manipulation :
-
A l'aide d'un teslamètre, on vérifie qu'en M, l'intensité du champ magnétique créé par une bobine est
proportionnelle à l'intensité électrique qui la traverse: B  k  I
Remarque : les valeurs de I sont choisies telles que l'intensité du champ magnétique créé soit très
nettement supérieure à celle du champ magnétique terrestre.
Au point M situé à l'intersection des axes perpendiculaires des deux bobines est à égale distance de
chacune d'elles, on place sur un rapporteur centré en M une aiguille aimantée.
B1
 tan  .
B2
-
On vérifie ensuite :
-
On peut aussi vérifier, à l'aide du teslamètre que B  B1  B2 .
2
2
2
Autre manipulation à partir d'un montage du même type :
-
Les axes des bobines forment un angle de 60° par exemple
 de
 B , indiquée par
 ; dans la direction
l'aiguille aimantée, on effectue la mesure de l'intensité de B , puis on vérifie : B  B1  B2 .
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FICHE TECHNIQUE : La mesure des angles au cours de la
manipulation :
Image
de
l'aiguille
aimantée
dans le miroir
aiguille aimantée
au niveau de l'axe
des bobines
CD , face brillante qui sert de miroir pour des
mesures précises de l'angle de déviation de l'aiguille
aimantée.
Ce CD est recouvert d'un transparent sur lequel est
imprimé un rapporteur de même diamètre que le CD.
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