tp3_simulations_champs_e_et_b_1s

1S TP Physique
3 p’tits tours dans les CHAMPS (
BetE
)
Part one : Le champ électrique
Une fois l’machine électrique en marche (Once ze computer on), dirigez-zy vot’ cybertracteur vers les différents paragraphes
chiffrés, lisez-zy donc la consigne puis laissez-vous guincher, sabots au vent, vers les hyperliens qui vous-y accueilleront ben
avec plaisir…
1) Animation « Electric field line » (10 min.) Cliquez sur http://surendranath.tripod.com/Applets.html
puis « Applet menu » en haut à gauche « electricity » puis « Electric field line »
a. Une seule charge : soulignez la bonne réponse :
 les lignes de champs sont radiales / centripètes / circulaires / centrifuges si la charge source est négative / positive
 les équipotentielles sont radiales / centripètes / circulaires / centrifuges si la charge source est négative / positive
b. Deux charges… de même signe (+)
 Faites varier le rapport des charges (ratio) et observez l’allure du spectre ainsi que les équipotentielles.
 Dessinez rapidement sur une feuille l’allure des spectres obtenus (lignes de champs + équipotentielles) pour les
rapports des charges (ratio) mini et maxi ou copier l’image pour aller + vite : copie écran « Druck » + coller
« Einfugen » dans votre document Word. Vous devez alors rogner l’image « Zuschneiden » pour ne garder que
la partie intéressante.
c. Deux charges… … de signe contraire (+) et (-)
 Faites varier le rapport des charges (ratio) et observez l’allure du spectre ainsi que les équipotentielles.
 Dessinez rapidement sur une feuille l’allure des spectres obtenus (lignes de champs + équipotentielles) pour les
rapports des charges (ratio) mini et maxi ou copier l’image pour aller + vite.
2) Animation « Elektrisches Feld von 2 Ladungen » (10 min.)
Cliquez sur http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/efeld1.html puis « Elektrisches Feld von 2 Ladungen »
 Visualisez soit les lignes de champ (en cochant « Feldvectorien ») soit les équipotentielles (en cochant
« Potentiallinien ») puis en cliquant sur « Start ».
 Exploitez au maximum cette animation en rapprochant et éloignant les charges et en observant les modifications du
spectre.
 Faites varier la charge Q en lui donnant des valeurs positives et négatives.
 Pour la valeur Q = + 3 nC, superposez les 2 charges. Pourquoi le spectre semble disparaitre ? A votre avis, à quoi
correspondent les flèches bleues ? Pourquoi ?
3) Animation « Plattenkondensator » (10 min.) http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/platten.html
 Effacez ce qui est représenté « löschen » et faites apparaître un condensateur plan en cliquant sur « ohne
Dielektricum »
 Visualisez les lignes de champ et les équipotentielles. Où peut-on considérer que le champ est uniforme ?
 Effacez les équipotentielles en cliquant sur « Äquipot » et représentez sur une feuille rapidement l’allure du spectre
obtenu pour un condensateur plan ou copier l’image pour aller + vite.
 Exploitez au maximum cette animation en variant la taille de l’armature du bas et en ajoutant des charges positives ou
négatives entre les armatures du condensateur en cliquant sur « Ellipse » et « Rechteck » : observer alors comment
sont modifiées les lignes de champ et les équipotentielles.
4) Animation « Retarded Fields » (5 min.) http://webphysics.davidson.edu/Applets/Retard/Retard.html
 Cliquez sur « Retarded Fields » pour observer le spectre électrique d’une charge en mouvement.
Amusez-vous avec cette animation en essayant de l’exploiter au maximum.
Rem : vous pouvez retrouver les spectres des charges statiques en choisissant une vitesse nulle.
 Lorsque vous choisissez « SHO » qui représente une antenne. Que produit le mouvement rectiligne oscillatoire d’une
charge ? Conclusion : à quoi sert une antenne électrique ?

5) Animation « Elektrisches Feld von beliebigen » (10 min.)
http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/efeld3.html
 Amusez-vous avec cette animation en essayant de l’exploiter au maximum. Que représente la courbe en 3D du haut ?
 Créez un condensateur plan…et observez la jolie courbe en 3D…
6) une p’tite dernière pour la route… http://www.harfesoft.de/aixphysik/electro/Charges/index.html
 Ajoutez des charges fixes de signes différents (en jouant sur le curseur « Ladung » en cliquant avec la souris)
 Cliquez ensuite sur « Probelad » pour ajouter une ou plusieurs charges témoins mobiles (variez les signes)
 Cliquez sur « Intensität » juste pour le fun puis « Animiere » pour faire monter l’ambiance…
 Cliquez sur « Potential » pour crâner puis sur « Psychodelisch » pour draguer la fille / le garçon de votre choix…
Part two : Le champ magnétique
7) Animation « champ magnétique des aimants droits » (5 min.) http://www.walter-fendt.de/ph14f/mfbar_f.htm
 Faites apparaître le spectre magnétique de l’aimant en déplaçant la petite aiguille aimantée et en cliquant plusieurs
fois avec la souris en différentes positions.
 Dessinez rapidement l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour aller + vite. Où peut-on observer un champ
uniforme ?
 Quelle est la nature du pôle vert de l’aimant ? De l’aiguille ?
 Inversez les pôles de l’aimant et observez les modifications qui en résultent.
8) Animation « champ magnétique d’un courant rectiligne » (5 min.)
http://www.walter-fendt.de/ph14f/mfwire_f.htm
 Quelles courbes décrivent les lignes de champ ? Déplacez l’aiguille radialement et autour du fil.
 Peut-on appliquer une « règle de la main droite » ici ?
 Inversez le sens du courant et observez les modifications qui en résultent.
9) Animation « magnetfeld » (20 min.) http://www.elsenbruch.info/ph12_b-feld_leiter.htm
Cliquer sur « Magnetfelder von mehreren Strömen » puis cochez « Vectors » et « Double Click »
a. Fil rectiligne : sélectionné par défaut
 Cliquez sur « Current in » pour faire apparaître un fil. Observez les lignes de champ. Dessinez rapidement sur une
feuille l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour aller + vite.
 Cliquez une deuxième fois sur « Current in » pour faire apparaître un deuxième fil. Observez les lignes de champ en
déplaçant un fil par rapport à l’autre.
 Effacez tout et faîtes apparaître un fil « Current in » et un fil « Current out » dont le sens du courant est inversé.
Observez les lignes de champ en déplaçant un fil par rapport à l’autre. A quoi ressemble le spectre magnétique
lorsque les fils sont proches ? Dessinez rapidement sur une feuille l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour
aller + vite.
 Superposez les deux fils et interprétez ce qui se passe.
b. Bobine simple : cochez « Coil »
 Cliquez sur « Current in ». Une bobine apparaît ainsi que son spectre magnétique. Visualisez les lignes de champ.
Dessinez rapidement sur une feuille l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour aller + vite.
c. Bobines de Helmholtz
 Cliquez une seconde fois sur « Current in ». Une seconde bobine apparaît. Agrandissez les deux bobines.
 Observez les modifications du spectre qui en résultent (vous pouvez déplacer les bobines l’une par rapport à l’autre).
Placez les 2 bobines de façon à obtenir un champ uniforme entre les 2 et vérifiez qu’elles sont ainsi en « position de
Helmholtz ». Dessinez rapidement sur une feuille l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour aller + vite.
 Recommencez l’opération en inversant le sens dans une des deux bobines (« Current out »). Que dire du champ
magnétique au milieu des bobines lorsqu’elles sont en position de Helmholtz ?

d. Solénoïde
 Cliquez dix fois de suite sur « Current in ». Juxtaposez les bobines les unes aux autres de manière à former un
solénoïde. Visualisez les lignes de champ et vérifiez que B est uniforme à l’intérieur. Dessinez rapidement sur une
feuille l’allure du spectre obtenu ou copier l’image pour aller + vite.
10) Animation « magnetfelder abtaslen » (5 min.) http://www.schulphysik.de/java/physlet/applets/magnet2.html
 Cochez « Feldlinien… ». Visualisez les lignes de champ et déplacez la boussole pour un aimant droit
(« Stabmagnet »), un solénoïde (« Spule »), un fil parcouru par un courant (« Leiter »), une bobine simple
(« Schleife »), et pour la Terre (« Erdfeld »)