fiches travaux/magnétisme. - LOMAG
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Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme CHAPITRE 9 2.2.1 LE MAGNÉTISME Distinguer des substances magnétiques, ferromagnétiques et non magnétiques. Propriétés magnétiques Comme tout le monde, tu as déjà manipulé de petits aimants et observé des phénomènes étranges. L’utilisation du magnétisme, tu t’en doutes, ne se limite pas à fixer des messages sur la porte du réfrigérateur. Quels appareils d’usage courant utilisent des propriétés magnétiques ? Y a-t-il un lien entre le magnétisme et l’électricité ? But: _________________________________________________________________________ Matériel: C 6 jetons C fils de coton Schéma des manipulations Observations 6 jetons Jetons Numéroter les jetons sur une face Face à face Inversés 1-2 1-3 Prendre les jetons 1 et 2 1-4 1-5 Approcher lentement les deux jetons 1-6 2-3 Observations 2-4 2-5 Inverser un des jetons 2-6 3-4 1 fois Recommencer pour toutes les paires possibles 3-5 14 fois 4-5 Nettoyer et ranger le matériel 3-6 4-6 5-6 Fin 3 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Discussion 1. Énumère les différents types de comportements que tu as observés durant la démonstration. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Classe les jetons en trois groupes selon les comportements observés à la démonstration précédente. Groupe A Groupe B Groupe C 3. Demande à ton professeur de t'indiquer la nature des substances des jetons 1 à 6. Jeton 1 Jeton 2 Jeton 3 Jeton 4 Jeton 5 Jeton 6 4. Sachant que les trois groupes de substances sont: C magnétiques C non magnétiques C ferromagnétiques Identifie les trois groupes de substances selon leurs propriétés magnétiques. Groupe A: _______________ Groupe B: _______________ Groupe C: _______________ 5. Indique le type d'interaction associé à chacun des groupes de substances suivantes: Groupe A: _______________ 4 Groupe B: _______________ Groupe C: _______________ Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Propriétés magnétiques 5 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 2.2.2 Représenter, schématiquement, des champs magnétiques produits par des objets aimantés. Champs magnétiques Titre: _______________________________________________________________________ But: _________________________________________________________________________ Matériel: C 3 aimants droits C 1 carton rigide C limaille de fer C 1 boussole Schéma des manipulations Aimant droit Carton Placer le carton sur l'aimant Bécher Limaille de fer Saupoudrer la limaille de fer sur le carton Taper délicatement sur le carton Dessiner les lignes du champ magnétique Boussole Déplacer la boussole autour de l'aimant et noter la position de l'aiguille Nettoyer et ranger le matériel Fin 6 C 1 bécher C 1 plaque de verre Observations Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Discussion: 1. À quels endroits les lignes de force composant le champ magnétique sont-elles le plus concentrées ? ______________________________________________________________________________ 2. Selon toi, les lignes de force ont-elles une direction ? Justifie ta réponse. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 3. Les deux bouts d'un aimant sont-ils semblables ? Justifie ta réponse. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ aimant et champ magnétique 7 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 4. Dessine les champs magnétiques autour des assemblages d'aimants suivants. Dans tes hypothèses, indique le sens des lignes de champ magnétique. 8 a) b) c) d) Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 5. En te basant sur les observations de la démonstration, redessine les champs magnétiques autour des assemblages d'aimants suivants. Indique le sens des lignes de champ magnétique. a) b) c) d) 9 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 6. Donne des caractéristiques des champs magnétiques et des lignes de champ basées sur tes observations. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 7. Quels sont les interactions qui vont se produire dans les cas suivants: a) On approche le pôle nord d'un aimant du pôle sud d'un autre aimant. ______________________________________________________________________________ b) On approche le pôle nord d'un aimant du pôle nord d'un autre aimant. ______________________________________________________________________________ c) On approche le pôle sud d'un aimant du pôle sud d'un autre aimant. ______________________________________________________________________________ lignes de champ Le _______________________________ est la zone dans laquelle on observe des phénomènes ________________________. Il est composé de ________________________ qui ont une direction (du _________ vers le ____________). Le ____________ de la boussole indique le sens des lignes de champ. La ____________ du champ magnétique est déterminée par ____________________ des lignes de champ. Les lignes de champ ne peuvent pas se _____________________, mais sont déviées lorsque deux champs opposés se rencontrent, ce qui explique les répulsions observées. 10 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 2.2.3 Représenter, schématiquement, les champs magnétiques de solénoïdes parcourus par des courants électriques. l'Électromagnétisme La force d’attraction des aimants naturels est limité et ne suffit pas toujours pour effectuer le travail désiré. En effet, il serait difficile de soulever une automobile au moyen de ce type d’aimant. Comment les grues mécaniques réussissent-elles à soulever et à relâcher des masses énormes de métaux ferromagnétiques ? PARTIE 1 But: _________________________________________________________________________ Matériel: C Source de courant C Limaille de fer C Fils de raccordement C Montage avec fil droit C 4 boussoles Schéma des manipulations Observations Source de courant variable Fil conducteur droit Fils de raccordement Construire le circuit Ajuster la source pour obtenir un courant de 40 A Limaille de fer Saupoudrer le tour du fil droit avec environ 5 ml de la limaille de fer Noter les lignes de champ observées 11 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Schéma des manipulations (suite) Observations Aimant Feuille blanche Récupérer la limaille de fer autour du fil droit Aimant Feuille blanche Limaille de fer Boussole Déplacer la boussole autour du fil droit et noter l'orientation de la boussole à 4 endroits autour du fil et le sens du courant dans le fil Boussoles Placer 4 boussoles autour du fil droit Inverser la polarité dans le circuit et noter l'orientation des boussoles et le sens du courant dans le fil Nettoyer et ranger le matériel Fin Discussion 1. Quel effet produit un courant électrique qui circule dans un fil ? ______________________________________________________________________________ 2. Quelle forme possèdent les lignes de champ autour d'un fil droit traversé par un courant continu ? ______________________________________________________________________________ 3. Quel effet entraîne le changement de direction du courant électrique, dans un fil droit, sur le champ magnétique ? ______________________________________________________________________________ 12 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 4. Quelle différence y a-t-il entre le champ magnétique autour d'un fil et celui autour d'un aimant droit ? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. Le champ magnétique autour d'un fil droit possède-t-il des pôles ? ______________________________________________________________________________ règle de la main droite pour un fil droit Pour déterminer la forme des ___________________ ___________ qui entourent un fil électrique traversé par un courant, on utilise la ___________ de la main droite. On pointe le pouce dans la direction du ________________ et les doigts qui entourent le fil donnent la direction du _______________________. PARTIE 2 Titre: ________________________________________________________________________ But: _________________________________________________________________________ Matériel: C Source de courant C Limaille de fer C Fils de raccordement C Montage avec solénoïde C 4 boussoles 13 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Schéma des manipulations Source de courant variable Solénoïde Fils de raccordement Construire le circuit Ajuster la source pour obtenir un courant de 40 A Limaille de fer Saupoudrer le tour du solénoïde avec environ 5 ml de la limaille de fer Noter les lignes de champ observées Aimant Feuille blanche Récupérer la limaille de fer autour du solénoïde Aimant Feuille blanche Limaille de fer Boussole Déplacer la boussole autour du solénoïde; noter l'orientation de la boussole à 4 endroits autour du solénoïde, le sens du courant dans le solénoïde, le pôle nord et le pôle sud Boussoles Placer 4 boussoles autour du solénoïde Inverser la polarité dans le circuit et noter l'orientation des boussoles, le sens du courant dans le solénoïde ainsi que le pôle nord et le pôle sud Nettoyer et ranger le matériel Fin 14 Observations Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Discussion 1. Quel effet produit un courant électrique qui circule dans un solénoïde ? ______________________________________________________________________________ 2. Quelle forme possèdent les lignes de champ autour d'un solénoïde traversé par un courant continu ? ______________________________________________________________________________ 3. Quel effet entraîne le changement de direction du courant électrique, dans un solénoïde, sur le champ magnétique ? ______________________________________________________________________________ 4. Quelle différence y a-t-il entre le champ magnétique autour d'un solénoïde et celui autour d'un aimant droit ? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. Le champ magnétique autour d'un solénoïde possède-t-il des pôles ? ______________________________________________________________________________ règle de la main droite pour un solénoïde Pour déterminer la forme des ___________________ ___________ qui entourent un solénoïde traversé par un courant, on utilise la ___________ de la main droite. On place les doigts dans la direction du ________________ et le pouce indique le________. 15 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 1. Lequel des métaux suivants est ferromagnétique? a) Nickel c) Or b) Aluminium d) Cuivre e) Argent 2. A et B sont les pôles de deux aimants. Si les flèches représentent le sens du champ magnétique des aimants, quelle lettre indique le pôle nord ? ______________________________________________________________________________ 3. Dessine les lignes de force du champ magnétique des figures suivantes en indiquant leur sens ainsi que la position des pôles nord et sud. a) b) c) d) 16 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 4. Dessine, à l’intérieur du rectangle, les lignes de force du champ magnétique de la figure suivante, en indiquant leur sens. 5. Indique le sens du courant qui circule dans les fils. a) b) c) d) 17 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 6. Dessine les lignes de champ dans les cadres pour la configuration suivante: 7. Dessine le champ magnétique d'une spire parcourue par un courant électrique ? 8. Dessine le champ magnétique produit par les deux solénoïdes suivants. 18 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 2.2.4 Démontrer, à la suite d'expériences, l'effet du noyau dans un électroaimant. EXPÉRIMENTATION #21 Titre: ________________________________________________________________________ But: ________________________________________________________________________ Hypothèse: Type de noyau Conductibilité électrique Propriété magnétique Force du champ magnétique (hypothèse) Air Bois Fer Aluminium Matériel: C Source de tension C 1 solénoïde C 1 rondelle plate C Fils de raccordement C 1 ampèremètre C 3 noyaux (aluminium, bois,fer) Schéma de montage A Figure 1 19 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Schéma des manipulations Observations Source de tension variable Solénoïde Fils de raccordement Ampèremètre Construire le circuit figure 1 Ajuster la source pour obtenir un courant de 2 A Rondelle de fer À l'aide de la force magnétique du solénoïde, essayer de soulever ou de déplacer la rondelle Observations Noyau de bois Insérer le noyau dans le solénoïde À l'aide de la force magnétique du solénoïde, essayer de soulever ou de déplacer la rondelle Observations D.C.E. Faire le test de la conductibilité électrique 2 fois (fer et aluminium) Nettoyer et ranger le materiel Fin 20 N_____________ ______________ _______________ N_____________ ______________ _______________ Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Tableau des données et des résultats Type de noyau Conductibilité électrique Propriété magnétique Force du champ magnétique Air Bois Fer Aluminium Discussion 1. Sur quelle(s) propriété(s) de la matière as-tu basé tes hypothèses sur la force du champ magnétique ? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Quel(s) noyau(x) affecte(nt) la force du champ magnétique du solénoïde ? ______________________________________________________________________________ 3. Quelle propriété du noyau affecte la force du champ magnétique de l'électroaimant ? ______________________________________________________________________________ 4. Compare les observations faites à l'expérimentation 21 avec les hypothèses posées. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 5. Est-ce que la conductibilité électrique du noyau influence la grandeur du champ magnétique de l'électroaimant ? ______________________________________________________________________________ 6. Propose d'autres substances pouvant servir de noyau à un électroaimant. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 21 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme 2.2.6 Identifier, à la suite d'expériences, des facteurs qui influencent le champ magnétique d'un électroaimant. EXPÉRIMENTATION #22 Titre: ________________________________________________________________________ But: __________________________________________________________________________ Hypothèse: ____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________ Matériel: C Source de tension C Fils de raccordement C 4 solénoïdes (50 tours #22) (100 tours #22) (150 tours #22) (100 tours #18) C 1 ampèremètre Schéma de montage A Figure 1 22 C Clous Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Schéma des manipulations Observations Source de tension variable Électroaimant 50 tours #22 Fils de raccordement Ampèremètre Construire le circuit figure 1 Ajuster la source pour obtenir un courant de 2 A Clous de fer À l'aide de la force magnétique de l'électroaimant, soulève le plus grand nombre possible de clous mis bout à bout Nombre de tours Noter le nombre de clous 100 tours #22 Nombre de clous 50 tours #22 150 tours #22 3 fois (100 tours, 150 tours et 100 tours #18) 4 électroaimants Électroaimant 150 tours 100 tours #18 Ajuster le courant à 1 A Courant (A) À l'aide de la force magnétique de l'électroaimant, soulève le plus grand nombre possible de clous mis bout à bout Nombre de clous 1 2 Noter le nombre de clous 4 fois (2 A, 3 A, 4 A et 5 A) 3 4 Nettoyer et ranger le materiel 5 Fin 23 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme Discussion 1. Énumère les facteurs qui influencent le champ magnétique d'un électroaimant. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Dans les facteurs énumérés dans le numéro précédent, lesquels influencent la force du champ magnétique ? ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2.2.8 Justifier l'utilisation du magnétisme et de l'électromagnétisme dans les biens de consommation. 1. Nomme dix appareils ou mécanismes d'usage courant qui utilisent le magnétisme ou l'électromagnétisme. ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 2. Dans les appareils suivants, indique ceux qui utilisent le magnétisme (M) ou l'électromatisme (É-M). M É-M ~ ~ a) ~ ~ b) ~ ~ c) ~ ~ d) ~ ~ e) ~ ~ f) ~ ~ g) 24 Moteur électrique Lampe de poche Haut parleur Disquette Grille-pain Écran de télévision Transformateur Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme MOTS CROISÉS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 25 Module 2 Chapitre 9: Le magnétisme INDICES HORIZONTALEMENT 1. Sens de déplacement du courant électrique utilisé dans les schémas. 6. Direction. 7. Débit de charges électriques. 8. Substance qui a la propriété d’en repousser certaines autres. 11. Lorsqu’il est traversé par un courant, il y a production d’un champ magnétique circulaire. 12. Qualité d’une substance attirée par un aimant. 15. Pôle d’un aimant. 16. Caractéristique d’une substance qui a la propriété de repousser ou d’attirer d’autres substances. 17. Type d’aimant dont fait partie la magnétite. VERTICALEMENT 2. Facteur relié au noyau et qui influence la force d’un électroaimant. 3. Caractérstique d’une substance qui n’a pas d’interaction avec un aimant. 4. Enroulement de fil conducteur. 5. Règles permettant de trouver le sens d’un champ magnétique. 9. Facteur relié au courant qui influence la position des pôles d’un électroaimant. 10. Substance placée au centre d’un électroaimant. 13. Chaque aimant en possède deux. 14. Chacun des tours de fil d’une bobine. 26
