Schéma du montage et matériel
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LABORATOIRE N o 5 Titre : Balance de courant But : Mesurer la force magnétique subie par un élément de courant électrique circulant d'un côté d'une balance placée dans un champ magnétique. Comparer la force magnétique à celle du poids d'un morceau de ficelle placé de l'autre coté de la balance. Déterminer le champ magnétique produit par un fil conducteur en forme de solénoïde dans lequel circule un courant électrique. Faire un calcul d'incertitude sur les différents paramètres. Problème : Trouver la force magnétique produite sur un élément de courant placé dans un champ magnétique. Trouver l'intensité du champ magnétique produit par un courant circulant dans un long fil conducteur en forme de solénoïde. Théorie : Vers 1820, Hans Christian Oersted découvrit qu'un courant électrique « I » peut produire un effet magnétique, établissant ainsi le lien entre l'électricité et le magnétisme. Un long fil conducteur en forme de solénoïde parcouru par un courant « I » produit un champ magnétique B. Lorsqu'un élément de courant « I » est placé dans un champ magnétique B, il subira une force magnétique Fm capable de le pousser. - Force agissant sur un élément de courant : Fm I B 1 - Champ magnétique produit par un solénoïde fini : B 0 n I sin 2 sin 1 2 - Constante de perméabilité du vide : 0 4 10 7 T m / A ( est mesuré à partir d'une perpendiculaire à l'axe et n est en spires/mètre N/L) - Rappel sur l'équilibre de rotation des moments : P d 1 Fm d 2 Schéma du montage et matériel : Matériel B - une source de courant - un multimètre Fluke - un rhéostat - un solénoïde - une balance de courant - filage nécessaire pour les connections - un vernier l L d1 d2 1 2 P Fm L r moyen Tableaux des résultats : 1 2 3 4 5 Masse de la ficelle m en (kg) ± 1E-07 ± 1E-07 ± 1E-07 ± 1E-07 ± 1E-07 Poids de la ficelle P en (N) ± 1E-06 ± 1E-06 ± 1E-06 ± 1E-06 ± 1E-06 Fml en (N) (équilibre des moments) ± ± ± ± ± I1 en (A) (courant dans le solénoïde ) ± ± ± ± ± B en (T) (champs d`un solénoïde) ± ± ± ± ± B en (T) (champ mesuré solénoïde) ± ± ± ± ± I2 en (A) (courant dans le cadre ) ± ± ± ± ± Fm2 en (N) (force magnétique) Écart % (entre Fml et Fm2 ) ± Écart % (entre BC et BM ) m0 N= L= n= l = Rmoyen = d1 = d2 = q1 = sin 1 = q2 = sin 2 = 1,2566E-06 540 0,025 90 Tm/A ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± ± 1 tours m tours/m m m m m ° 0 1 ° 0 1 ° 1,570796327 1 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 Questions : a) Pourquoi est-il si difficile d'équilibrer la balance de courant ? b) Qu’arriverait-il si l'on inversait le courant dans la balance de courant ? c) Qu’arriverait-il si l'on inversait le champ magnétique dans le solénoïde ? d) Pourquoi le solénoïde chauffe-t-il ? e) Pourquoi il faut enlever la balance pour mesurer le champ dans le solénoïde ?
