Chapitre 1

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17/04/2017
Sud
Bobine
Aimant
A
Nord
Classe de 1ère S
TP DE PHYSIQUE N° 11
PRINCIPE DU HAUT PARLEUR ELECTRODYNAMIQUE
Objectifs :
Mettre en évidence et étudier la force électromagnétique
1. MISE EN EVIDENCE D'UNE FORCE ELECTROMAGNETIQUE SUR UNE PORTION DE CIRCUIT
1.1. Dispositif expérimental
Une bobine rectangulaire est alimentée par un générateur. La partie
inférieure horizontale de la bobine est placée dans l'entrefer d'un
aimant en U (figure 1).
1.2. Existence d'une force électromagnétique
1- La bobine étant dans l’entrefer de l’aimant, faire passer un courant.
Qu'observez-vous ? Dessinez la force subie par la bobine sur l'un
des schémas de la figure 2. Indiquez le champ magnétique créé par
l'aimant en U.
1- Recommencer l’expérience mais sans l’aimant. Qu'observez-vous ?
2- Qu’observe-t-on si on place la bobine dans l’entrefer de l’aimant
sans faire passer de courant ?
3- Quelles sont les conditions pour que la bobine soit soumise à une
force électromagnétique ?
1.3. Influence du sens du courant
1- Inverser le sens du courant en inversant les fils connectés au
générateur. Dessinez à nouveau vos observations sur l'un des
schémas de la figure 2.
2- Vérifier sur ces deux schémas que la règle des trois doigts de la main droite est vérifiée. Que dire de la force
électromagnétique ?
1.4. Influence de l'intensité du courant
Faire augmenter l'intensité du courant . Que constatez-vous ?
bobine
Figure 2 - Vue en coupe du montage de la figure 1
F
I
B
pouce
majeur
index

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2. FORCE ELECTROMAGNETIQUE EXERCEE SUR LA BOBINE D'UN HAUT-PARLEUR
2.1. Quelques prévisions...
Un haut-parleur est constitué par une bobine placée dans l'entrefer d'un aimant (figure 3). Lorsque la bobine est parcourue par
un courant dont le sens est indiqué sur la figure, elle est soumise à une force électromagnétique. Dessinez-la, ainsi que le champ
magnétique crée par l'aimant.
2.2. Préambule expérimental
1- Le dispositif est représenté sur la figure 4.
2- Réalisez le montage et faites-le vérifier par le professeur.
3- Pour assurer la protection du haut-parleur :
 Régler le générateur au minimum et mettez-le en service.
 Déplacer le curseur du rhéostat de manière à obtenir l'intensité maximale
 Régler le générateur de tension de manière à avoir IMAX = 400 mA
 Ne plus toucher au réglage du générateur
2.3. Protocole expérimental
1- On règle le curseur du rhéostat de façon à avoir I = 0 A.
2- On repère la position de la bobine grâce à la réflexion d'un faisceau lumineux sur un miroir plan solidaire de la bobine.
3- On place une masse marquée sur la bobine qui "descend". Soit P le poids de cette masse.
4- On ramène la bobine à sa position initiale en exerçant sur elle une force électromagnétique F. Pour ce faire, on augmente
l'intensité du courant à l'aide du rhéostat.
5- On note ensuite la valeur de I dans le tableau ci-dessous.
m (g)
0
20
40
60
80
P (N)
I(mA)
2.4. Exploitation des résultats
1- Pour chaque position d'équilibre, quelles forces s'exercent sur la bobine ? On négligera le poids de la bobine. Quelle relation
existe-t-il entre ces forces ? Dessinez-les sur la figure 4.
2- Représenter sur papier millimétré le graphe de F en fonction de I.
3- Que remarque-t-on ? Quelle relation peut-on écrire entre F et I ?
4- Déterminer la longueur l de fil parcourue par un courant et plongé dans le champ magnétique en fonction du nombre de
spires N et du rayon r de la bobine. Calculer cette longueur.
Données : N = 200 spires r = 9 mm
5- En comparant le résultat de vos observations avec la relation donnant la force électromagnétique (F = IlBsin),
déterminez la valeur B du champ magnétique produit par l'aimant.
Indication : = angle entre
B
et la portion de circuit ( ici = 90° )
E
miroir
A
Figure 4
Figure 3
Bobine mobile
Aimant
Membrane
N
S
S
B
B

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Travaux pratiques
PRINCIPE DU HAUT PARLEUR ELECTRODYNAMIQUE
MATERIEL ET PRODUITS
MATERIEL
PRODUITS
En un seul exemplaire :
Pour huit groupes :

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Travaux pratiques
PRINCIPE DU HAUT PARLEUR ELECTRODYNAMIQUE
FICHE PROFESSEUR
1. MISE EN EVIDENCE D'UNE FORCE ELECTROMAGNETIQUE SUR UNE PORTION DE CIRCUIT
1.1. Dispositif expérimental
Une bobine rectangulaire est alimentée par un générateur. La partie
inférieure de la bobine est placée dans l'entrefer d'un aimant en U (figure
1).
1.2. Existence d'une force électromagnétique
2- La bobine étant dans l’entrefer de l’aimant, faites passer un courant.
Qu'observez-vous ? Dessinez la force subie par la bobine sur l'un des
schémas de la figure 2. Indiquez le champ magnétique créé par
l'aimant en U.
La bobine est mise en mouvement car elle est soumise à une force
électrmagnétique.
3- Recommencez l’expérience mais sans l’aimant. Qu'observez-vous ?
Sans aimant, la bobine reste immobile.
4- Qu’observe-t-on si on place la bobine dans l’entrefer de l’aimant sans faire passer de courant ?
Sans aimant, la bobine reste immobile.
5- Quelles sont les conditions pour que la bobine soit soumise à une force électromagnétique ?
Pour que la bobine soit soumise à une force électromagnétique, il faut qu'elle soit parcourue par un courant et qu'elle soit placée
dans un champ magnétique.
1.3. Influence du sens du courant
3- Inversez le sens du courant en inversant les fils connectés au générateur. Dessinez à nouveau vos observations sur l'un des
schémas de la figure 2.
En inversant le sens du courant, la bobine se déplace dans l'autre sens.
4- Vérifiez sur ces deux schémas que la règle des trois doigts de la main droite est vérifiée. Que dire de la force
électromagnétique ?
. La force électromagnétique dépend donc du sens du courant
1.4. Influence de l'intensité du courant
Réglez le rhéostat de façon à ce que l'intensité du courant augmente. Que constatez-vous ?
Lorsqu'on augmente l'intensité du courant, on constate que le déplacement de la bobine est plus important donc que la force
exercée croît.
Bobine
Aimant
A
Nord
Sud

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2. FORCE ELECTROMAGNETIQUE EXERCEE SUR LA BOBINE D'UN HAUT-PARLEUR
2.1. Quelques prévisions...
Un haut-parleur est constitué par une bobine placée dans l'entrefer d'un aimant (figure 3). Lorsque la bobine est parcourue par
un courant dont le sens est indiqué sur la figure, elle est soumise à une force électromagnétique. Dessinez-la, ainsi que le champ
magnétique crée par l'aimant.
Figure 2 - Vue en coupe du montage de la figure 1
bobine
I
B
F
bobine
I
B
F