Questions pour la révision finale

Électricité et magnétisme
Questions de révision pour l'examen final
Chapitres 1 et 2: La force électrique
1) Dessinez sur une feuille une particule positive et une particule négative.
a) Dessinez les lignes de champ électrique pour chacune.
b) Expliquez comment calculer le champ électrique résultant à un
endroit donné.
c) Expliquez comment calculer le potentiel électrique résultant à un
endroit donné.
d) Expliquez comment vous feriez pour trouver un endroit où le champ
électrique est nul.
e) Expliquez comment vous feriez pour trouver un endroit où le
potentiel électrique est nul.
f) Dessinez une troisième particule n'importe où. Expliquez comment
calculer la force résultante qui s'exerce sur cette particule.
2) Quelle est la principale différence entre le concept de champ électrique
et le concept de potentiel électrique?
3) Comment feriez-vous pour calculer le champ électrique d'une tige
rectiligne infinie uniformément chargée? Expliquez comment est orienté
le champ électrique tout autour de la tige. Qu'est-ce que  dans la
relation qui permet de le calculer?
4) Comment feriez-vous pour calculer le champ électrique d'une plaque
infinie uniformément chargée? Expliquez comment est orienté le champ
électrique de chaque côté de la PPIUC. Qu'est-ce que  dans la relation
qui permet de le calculer?
5) Dessinez une particule chargée devant une PPIUC.
a) Expliquez comment la particule initialement immobile se déplacera
dans le champ de la PPIUC.
b) Expliquez comment vous feriez pour calculer sa vitesse et son
accélération à une nouvelle position en utilisant les équations du
mouvement du MUA.
c) Répondez aux deux questions précédentes pour le cas où la particule
possède une vitesse initiale perpendiculaire au champ de la PPIUC.
6) Même situation que précédemment. En utilisant l'approche de l'énergie,
expliquez comment vous détermineriez la vitesse ou l'accélération de la
particule en différents endroits dans le champ de la PPIUC.
7) Expliquez les différences entre un conducteur et un isolant électrique.
Comment peut-on calculer le champ et le potentiel à l’intérieur et à
l’extérieur d’un conducteur à symétrie sphérique?
8) Expliquez comment on peut charger un objet neutre conducteur par
induction.
9) Quelle est la relation qui existe entre le potentiel et le champ électrique
d'un objet chargé dans le cas d'un champ uniforme et dans le cas d'un
champ non-uniforme?
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Chapitre 3: Les circuits électriques
10) Dessinez un circuit comportant une pile et un résisteur.
a)
b)
c)
d)
Qu'est-ce que l'électromotance de la pile (définition, unités)?
Qu'est-ce que le courant (définition, unités)?
Qu'est-ce que la résistance (définition, unités)?
Qu'est-ce que la résistivité d'un élément de circuit? Comment la
calcule-t-on? Quelles sont ses unités?
11) Dessinez un circuit comportant une pile et 5 résistors dont au moins 2 en
séries et 2 en parallèles.
a) Comment feriez-vous pour calculer le courant total débité par la pile?
b) Si la pile était une pile réelle, qu'est-ce que cela changerait dans le
calcul du courant total?
c) Comment feriez-vous pour déterminer la résistance équivalente du
circuit?
d) Ajoutez 2 piles n'importe où dans votre circuit et expliquez comment
vous feriez maintenant pour calculer le courant dans chaque branche
du circuit.
e) Expliquez ce qu'est une mise à la terre dans un circuit.
f) Expliquez comment vous feriez pour déterminez le potentiel en chaque
point de votre circuit.
g) Expliquez comment vous feriez pour calculer la puissance dissipée par
un des résistors du circuit.
12) Qu'est-ce qu'une électromotance alternative et un courant alternatif?
13) Qu'est-ce que l'électromotance efficace?
Donnez un exemple en
utilisant le courant fournit par Hydro-Québec dans les maisons.
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Chapitre 4: La force magnétique
14) Dessinez les lignes de champ magnétique autour d'un barreau aimanté.
15) Dessinez une particule négative dans un champ magnétique. Dans quelles
conditions subira-t-elle une force magnétique? Comment la calculeriezvous?
16) Dans quelles conditions un proton suivra-t-il une trajectoire circulaire
en présence d'un champ magnétique?
Comment feriez-vous pour
calculer le rayon de la trajectoire?
17) Dessinez les lignes de champ magnétique dans la région autour d'un fil
rectiligne parcouru par un courant. Comment feriez-vous pour calculer
le champ magnétique généré par le fil? Existe-t-il aussi un champ
électrique autour du fil? Justifiez votre réponse.
Les réponses
précédentes changent-elles selon que le fil est fini ou infini?
18) Dessinez le vecteur champ magnétique en différents endroits près et
loin d'une boucle de courant (spire). Comment feriez-vous pour calculer
le champ magnétique généré par une boucle de courant? Les réponses
précédentes changent-elles pour un solénoïde?
19) Dans quelles circonstances un fil parcouru par un courant subi-t-il une
force magnétique? Comment la calculeriez-vous? Quelle est son
orientation?
20) Expliquez l'utilité et le fonctionnement d'un sélecteur de vitesse (avec
équations à l'appui).
21) Expliquez l'utilité et le fonctionnement d'un cyclotron. D'où vient le
surplus d'énergie acquise par la particule en mouvement à chaque tour
dans le cyclotron?
22) Expliquez l'utilité et le fonctionnement d'un spectromètre de masse.
Comment feriez-vous pour déterminez la masse d'une particule
inconnue? Quels doivent être les paramètres connus?
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Chapitre 5: L'induction électromagnétique
23) Dessinez un générateur linéaire. Expliquez pourquoi un courant circule
dans le circuit lorsqu'on déplace la tige. Dans quel sens est le courant
dans la tige? Expliquez comment calculer l'électromotance induite.
24) Énoncer la loi de Lenz. Donnez quelques exemples d'application de la loi
de Lenz avec un cadre conducteur dans un champ magnétique (constant
ou variable).
25) Qu'est-ce que le flux magnétique? Quelles sont ses unités?
26) Énoncez la loi de Faraday et expliquez sa signification.
27) Expliquez le fonctionnement du moteur linéaire et expliquez pourquoi la
tige qui se déplace atteint une vitesse limite. Comment peut-on calculer
cette vitesse limite?
28) Expliquez comment on peut transformer l'électromotance d'une source
de tension alternative en utilisant des solénoïdes.
29) Un transformateur peut-il transformer l'électromotance d'une source
de tension continue? Justifiez.