Physique Appliquée

Lycée Jaufré Rudel
Classe de 1èreSTI
Devoir n°5 le 16 février 1996
Physique Appliquée
Exercice n°1:
Un conducteur MN est placé sur deux rails RR' et SS' parallèles eux mêmes plongés dans une
→
→
zone où règne un champ magnétique B . Lorsqu'on déplace MN à la vitesse v une tension u'
est observée à l'oscilloscope.
1) En utilisant les règles appropriées donner le sens du courant induit qui apparaît dans la
résistance R1 .
On déduit du résultat précédent que le conducteur MN peut être considéré comme un
générateur. Sous quelles conditions?
Représenter le modèle équivalent Thévenin du barreau MN.
→
2) Le conducteur MN a une longueur l , MN est déplacé à la vitesse v (module v ) dans le
→
→ → →
champ magnétique B (module B). Les vecteurs MN, v et B sont orthogonaux entre eux::
M
R
l
S
R'
v
N
B
Amplificateur
de
R1u
S'
tension
x100
u'
Donner l'expression de la f.é.m. induite e. Que vaut u' ?
Exercice 2:
La figure ci-dessous présente une situation où un générateur extérieur de f.é.m. E impose le
sens du courant au circuit:
Dev15_961/3
r
R
R'
B
-
E
M
+
S
N
l
S'
1) Représenter le courant dans le circuit et la force de Laplace qui s'exerce sur le conducteur
MN. Dans quelle sens se déplace MN?
2) Donner l'expression de la force de Laplace.
Exercice 3:
Applications numériques:
ˆ dans l'exercice 1, la barre MN a une longueur l = 10 cm, le module de la vitesse est
v = 1,5 m.s-1 et le champ magnétique a une intensité B = 80 mT. Calculer la f.é.m. induite e,
la tension u et la tension u'. On donne R1 = 57 Ω, calculer l'intensité du courant dans le
circuit.
‰ dans l'exercice 2, la f.é.m. E = 1,18 V et r = 50 Ω. Calculer l'intensité du courant
dans le circuit et l'intensité de la force de Laplace.
Exercice 4:
Dans le montage ci-dessous la bobine 1, de résistance r = 100 Ω est alimentée par un
générateur de f.é.m. eg :
bobine 1
i
400 spires
oscillo:
bobine 2
200 spires
500Hz
u
0,5 ms/div
2
u1: 1V/div
u2: 10mV/div
e
g
R
R = 1000Ω
u
1
Les caractéristiques de la bobine 1 sont les suivantes:
v longueur l1 = 20 cm;
v nombre de spires N1 = 400;
v µ0 = 4π.10-7 U.S.I.
Les caractéristiques de la bobine 2 sont les suivantes:
v longueur l2 = 20 cm;
v nombre de spires N2 = 200;
Dev15_962/3
v Section S = 33 cm2.
→
1) Donner l'expression de l'intensité du champ B crée dans la bobine 1 en fonction de i puis
en fonction de u1 .
→
→
2) La bobine 2 est dans le champ magnétique B . Donner l'expression du flux φ du champ B
à travers la bobine 2.
Montrer que φ est de la forme φ = k. u1 . Quelle est l'expression de k? Calculer k.
3) Les courbes obtenues à l'aide de l'oscilloscope sont les suivantes:
10
u
1
(V)
2
1
0,5
1,5
t
(ms)
t
(ms)
-10
Θ2
Θ1
u
2
Θ1
(V)
U
V
du 1
du 1
Calculer les deux coefficients directeurs
pour l'intervalle θ1 et
pour l'intervalle θ2 .
dt
dt
En déduire les valeurs U et V de la f.é.m. e induite dans la bobine 2.
Exercice 5:
Dans les deux montages ci-dessous, l'alimentation des Amplificateurs Linéaires Intégrés
(ALI) est VCC = !15V et Vsat = !15V
R2
R1
ε
-
R2
∆
R1
+
Ve
Vs
Ve
ε
S
-
∆
+
montage 2
montage1
Dev15_963/3
S
Vs
1) Quel est, dans chaque montage, le mode de fonctionnement de l'ALI?
2) Déterminer la relation entre Ve et Vs pour les deux montages.
On donne: R1 = 4,7 kΩ; R2 = 22 kΩ et Ve = 3 V. Calculer Vs pour chaque montage.
Dev15_964/3