Electromagnétisme

Electromagnétisme
B.2.1. Champ magnétique. Mesure de B à l'aide d'un capteur de champ magnétique.
Vecteur champ magnétique. Action d'un champ magnétique sur un aimant.
Visualisation des lignes de champ (spectres magnétiques).
Connaissances antérieures utiles
- En sciences physiques: acquis issus des programmes du collège et de la classe de
Seconde.
Connaissances scientifiques
- Définir une ligne de champ, un champ magnétique uniforme.
- Citer l'unité de champ magnétique.
- Dessiner le spectre d'un aimant permanent (droit et en U )
Savoir-faire expérimentaux
- Identifier les pôles d'un aimant à l'aide d'une aiguille placée dans
son champ.
- Mesurer un champ magnétique.
Savoir-faire théoriques
- Déterminer la direction d e B en un point à partir d'un spectre.
B.2.2. Les courants sources de champ magnétique: proportionnalité (dans l'air) du
champ magnétique à l'intensité du courant qui le crée ; expression du champ
magnétique produit par un solénoïde infiniment long.
Connaissances antérieures utiles
- En sciences physiques :
connaissances issues de la classe de Seconde (haut parleur).
Connaissances scientifiques
- Savoir qu'il y a proportionnalité, dans l'air, entre le module du champ magnétique et
l'intensité du courant qui le crée : B = k I.
- Donner la direction, le sens et le module du champ magnétique dans un solénoïde
très allongé.
Savoir-faire expérimentaux
- Mesurer un champ magnétique à l'aide d'un teslamètre.
- Repérer les faces sud et nord d'une bobine.
Savoir-faire théoriques
- Orienter le champ B produit par le courant traversant une bobine suivant le sens du
courant dans l'enroulement.
- Calculer le module du champ magnétique créé par un solénoïde très allongé, la
formule faisant partie des données.
B.2.3. Mise en évidence d'un champ magnétique par son action sur un faisceau
d'électrons. Force subie par une particule chargée dans un champ magnétique
uniforme.
Connaissances antérieures utiles
- En mathématiques :
notion de trièdre trirectangle direct, trigonométrie.
Connaissances scientifiques
- Citer la formule donnant le module de la force subie par une particule chargée se
déplaçant dans un champ magnétique uniforme dans les cas où le vecteur vitesse
est colinéaire ou perpendiculaire au champ.
- Citer un dispositif utilisant la déviation magnétique d'un faisceau d'électrons.
Savoir-faire théoriques
- Dans les cas où le vecteur vitesse d'une particule chargée est colinéaire ou
perpendiculaire au champ magnétique, déterminer les caractéristiques de la force qui
s'exerce sur cette particule (direction, sens, module).
B.2.4. Action d'un champ magnétique uniforme sur u n élément de circuit parcouru
par un courant : loi de Laplace.
Connaissances antérieures
- En mathématiques : trigonométrie.
Connaissances scientifiques
- Enoncer la loi de Laplace.
- Citer au moins deux dispositifs usuels où une force est obtenue par action d'un
champ magnétique sur un conducteur parcouru par un courant.
- Citer une règle d'orientation.
Savoir-faire théoriques
- Appliquer une règle d'orientation.
- Déterminer les caractéristiques d'une force électromagnétique pour une portion
rectiligne de circuit.
B.2.5. Flux  d u champ magnétique à travers une surface limitée par un contour
orienté. Expression d e  dans le cas où la surface est plane et le champ uniforme.
Règle du flux maximal.
Connaissances antérieures utiles
- En mathématiques :
définition du produit scalaire de deux vecteurs.
Connaissances scientifiques
- Ecrire l'expression du flux d'un champ magnétique uniforme à travers une surface
plane limitée par un contour orienté.
- Citer l'unité de flux magnétique.
Savoir-faire théoriques
- Calculer le flux à travers une spire.
B.2.6. Induction électromagnétique.
Mise e n évidence expérimentale d e la fém induite dans un circuit fixe placé dans un
champ magnétique variable et dans un circuit que l'on fait tourner ou que l'on
déforme dans un champ magnétique indépendant du temps.
Expression de la fém induite, loi de Faraday.
Courant induit, loi qualitative de Lenz.
Connaissances antérieures utiles
- En mathématiques :
notion de taux de variation et de fonction dérivée,
notation dy/dx
Connaissances scientifiques
- Citer les expressions de la loi de Faraday
- Citer deux causes d'induction d'une fém dans u n circuit:
e variation de l'intensité du champ magnétique en fonction du temps,
rotation o u déformation d u circuit dans u n champ magnétique constant.
- Citer une application du phénomène d'induction électrique : machines
électriques, courants de Foucault.
- Enoncer la loi d e Lenz.
Savoir-faire expérimentaux
- Utiliser u n oscilloscope pour visualiser l a fém induite dans une
bobine.
Savoir-faire théoriques
- Appliquer la loi de Lenz pour trouver le sens d'un courant induit dans
ces cas simples.
- Calculer la fém induite :
dans une spire fixe placée dans un champ variable dont on connaît
l'expression en fonction du temps,
dans une spire qui tourne dans un champ fixe.
B.2.7. Auto-induction ; inductance propre d ' un circuit. Energie électromagnétique
emmagasinée dans un circuit parcouru par un courant:
W=1/2Li².
Connaissances scientifiques
- Connaître la formule ( =Li) définissant l'inductance d'un circuit.
- Connaître l'unicité d'inductance.
- Connaître la formule donnant l'expression de la fém d'auto-induction.
- Dessiner le modèle équivalent d'une bobine idéale :
- Connaître l'expression de l'énergie W = 1/2 L i².
Savoir-faire expérimentaux
- Utiliser un oscilloscope.
Savoir-faire théoriques
- Ecrire l'expression de la tension aux bornes d'une bobine réelle, avec
la convention récepteur.
- Appliquer la formule W = 1/2 L i².