7.1 La force magnétique 1. Énoncer la loi des « pôles
publicité
SOLUTIONS POUR LES EXERCICES DU CHAPITRE 7 : LE MAGNÉTISME ET L'ÉLECTROMAGNÉTISME 7.1 La force magnétique 1. Énoncer la loi des « pôles magnétiques ». Des pôles identiques se repoussent. Des pôles opposés s'attirent. ............................................. 2. La Terre constitue un gros aimant. Où est situé le pôle nord magnétique de la Terre : près du Pôle Nord ou bien du Pôle Sud géographiques? Justifier votre réponse en appliquant la loi des pôles magnétiques ainsi que la définition de « pôle nord » d’un aimant. L'extrémité de l'aimant qui pointe vers le nord géographique est appelée pôle nord (symbole N).Selon la loi des « pôles magnétiques », les pôles opposés s'attirent et donc le pôle nord géographique de la terre est un pôle sud magnétique. Le vrai pôle nord magnétique de la terre doit donc se trouver près du pôle sud géographique. ............................................... 3. Comment pouvons-nous déterminer si une matière est magnétique ou non magnétique. Nous pouvons utiliser un aimant pour déterminer si une matière est magnétique ou non magnétique. Une matière magnétique est une matière sur laquelle la force magnétique exerce un effet (comme l'attraction par un aimant)................................................................................ 4. Énumérer 3 substances magnétiques. Les matières magnétiques les plus courantes sont le fer, le nickel, le cobalt et leurs alliages. .. 5. Énumérer 5 substances non magnétiques en incluant 2 métaux. La plupart des autres matières, comme le papier, le verre, le bois, le plastique le cuivre et l’aluminium , sont non magnétiques ........................................................................................... ..................................................................................................................................................... 7.2 La théorie des domaines magnétiques 6. Comment peut-on illustrer qu’il est impossible d’isoler un pôle magnétique. Selon la théorie des domaines magnétiques, un aimant est constitué d’un grand nombre de particules magnétiques alignées dans le même sens (fig. 8.3). Si on brise un aimant en deux, on créé deux aimants complets. .................................................................................................. 7. Expliquez, à l’aide de la théorie des domaines, pourquoi un trombone collé sur un aimant devient lui-même un aimant alors que laissé à lui-même, il n’est plus magnétisé. Pour transformer une trombone en un aimant temporaire, on peut tenir cet objet à proximité d'un aimant permanent. La force magnétique de l'aimant permanent influe sur plusieurs domaines de l'objet. Cette technique d'aimantation à distance est appelée induction magnétique. Si on éloigne la trombone de l’aimant, alors elle perd son aimantation ............... 8. Quelle est la différence entre le fer « doux » et le fer « dur ». Le fer qui perd son aimantation est appelé fer doux. Une matière magnétique qui conserve son aimantation est une matière dure. ........................................................................................ Sciences Physiques 982-021 : questions et exercices pour le chapitre 7 Page 2 sur 6 9. Expliquez, à l’aide de la théorie des domaines, pourquoi un aimant perd son aimantation lorsqu’il est chauffé. Lorsque la température augmente, le mouvement des particules s'accroît; les domaines deviennent alors orientés au hasard et la force magnétique totale diminue. 7.3 Les champs magnétiques 10. Définir « champ magnétique ». Un champ magnétique est un espace dans lequel s'exerce une force magnétique. Pour déterminer la direction et le sens des lignes de champ magnétique, nous pouvons utiliser une petite boussole. ............................................................................................................................ 11. Donner une façon permettant de déterminer expérimentalement la direction et le sens d’une ligne de champ magnétique. Pour déterminer la direction et le sens des lignes de champ magnétique, nous pouvons utiliser une petite boussole. Le pôle nord de la boussole pointera dans le sens des lignes de champ magnétique....................................................................................................................... 12. À quel endroit peut s’interrompre une ligne de champ magnétique. Les lignes du champ magnétique sont continues, formant des boucles. ..................................... 13. Sur un spectre de champ magnétique, comment peut-on déterminer à quel endroit le champ magnétisme est le plus intense ? L'espacement des lignes de champ indique l'intensité rela-tive. Plus les lignes sont rapprochées, plus l'intensité est grande. ..................................................................................... 14. Dessiner le spectre du champ magnétique dans chacun des cas suivants : (a) S Fig. 7.7 N Sciences Physiques 982-021 : questions et exercices pour le chapitre 7 Page 3 sur 6 (b) S N S N N S S N (c) (d) S N Sciences Physiques 982-021 : questions et exercices pour le chapitre 7 Page 4 sur 6 7.4 Le champ magnétique créé par un courant 15. Dans chacun des cas ci-dessous, dessiner les lignes de champ magnétiques en indiquant leur sens. (a) un fil traversé par un courant : Fig. 7.8a & 7.9a I (b) un solénoïde traversé par un courant : Fig 7.8c & 7.9b I I (c) deux solénoïdes traversés par des courants égaux mais en sens inverse : I 7.5 Applications des électro-aimants I I I Sciences Physiques 982-021 : questions et exercices pour le chapitre 7 Page 5 sur 6 16. Donner une application des électro-aimants dans le domaine médical. L'imagerie par résonance magnétique nucléaire ........................................................................ 17. Donner 4 applications des électro-aimants. Soulever des charges, Haut-parleurs, microphones, disjoncteurs ............................................... ..................................................................................................................................................... 18. Expliquer le rôle du commutateur dans un moteur à courant continu À inverser le sens du courant à tous les demi-tours. ................................................................... 19. Lorsqu’on veut fabriquer un moteur fonctionnant à un voltage donné, quelle caractéristique va déterminer sa puissance. La puissance d'un moteur est notamment proportionnelle au nombre de tours d'enroulement de la bobine................................................................................................................................. ..................................................................................................................................................... 7.6 L'action d'un champ magnétique sur un courant 20. Définir « force électromotrice (f.é.m.) ». Si l'on insère un aimant dans une bobine en circuit fermé, les charges se mettent en mouvement et un courant circule. On appelle « force électromotrice (f.é.m.) induite » la tension ainsi produite. ................................................................................................................. 21. Vous disposez d’aimants et d’une bobine (solénoïde) reliée à une lumière. Précisez l’effet sur l’intensité de la lumière de chacune des actions suivantes. Faire entrer rapidement le pôle nord de l’aimant à l’intérieur du solénoïde : La lumière brille beaucoup.. ....................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... Faire sortir rapidement le pôle sud de l’aimant vers l’extérieur du solénoïde : La lumière brille beaucoup.. ....................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... Faire entrer très lentement le pôle nord de l’aimant à l’intérieur du solénoïde : La lumière brille peu. .................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................................... Tenir un aimant très puissant immobile à l’intérieur du solénoïde : Rien ............................................................................................................................................. Approcher le solénoïde du pôle nord d’un aimant tenu immobile: La lumière brille .......................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................................... Augmenter la vitesse à laquelle l’aimant s’approche du solénoïde. ........................................... La lumière brille beaucoup ......................................................................................................... Sciences Physiques 982-021 : questions et exercices pour le chapitre 7 Page 6 sur 6 22. Décrire le principe de fonctionnement d’un générateur. Un générateur fonctionne selon le principe d'induction électro-magnétique découvert par Faraday en 1831. Si l'on insère un aimant dans une bobine en circuit fermé, les charges se mettent en mouvement et un courant circule. On appelle « force électromotrice (f.é.m.) induite » la tension ainsi produite. Lorsqu'on retire l'aimant, un courant de sens inverse parcourt le circuit. Par contre, si l'aimant est immobile, peu importe sa po-sition, il n'y a pas de tension induite. 7.7 Le transformateur 23. Une source de 240 V alimente un transformateur qui comporte 30 tours au primaire et 150 tours au secondaire. (a) Calculer la tension à la sortie du transformateur. (b) Déterminer le courant nécessaire au primaire pour délivrer un courant de 2 A à la sortie du secondaire. (Rép. : 1200 V; 10 A) V1 N1 240 30 a) = = V2 = 120V V2 N 2 V2 150 I1 N 2 = I 2 N1 b) I1 150 = 2 30 I1 = 10 A 24. On désire faire fonctionner un moteur ayant une puissance de 3 kW et conçu pour fonctionner sur une tension de 240 V alors que l’on ne dispose que d’une tension alternative de 4 800 V. Déterminer (a) le nombre de tours de fils au secondaire si le nombre de tours de fils au primaire est de 200 tours; (b) l’intensité du courant au primaire; (c) l’intensité du courant au secondaire. (Rép. : 10 tr; 625 mA; 12,5 A) a) V1 N1 = V2 N 2 b) I1 = P 3000 = = 0.625 A V1 4800 c) I2 = P 3000 = = 12.5 A 240 V2 4800 200 = 240 N2 N 2 = 10 25. On possède un transformateur qui produit une tension de 3,0 V au secondaire lorsque le primaire est branché sur une prise de 120 V. Quelle sera la nouvelle tension à sa sortie (ancien primaire) si l’on inverse le primaire et le secondaire et qu’on le rebranche (l’ancien secondaire) sur le 120 V. (Rép. : 4 800 V) V1 = V2 V1′ = V2′ N1 120 = = 40 N2 3 N1′ 1 = N 2′ 40 120 1 = V2′ 40 V2′ = 4800V
![[45] Les champs électriques et magnétiques en très basse fréquence](http://s1.studylibfr.com/store/data/002943906_1-2f971dec5b385cc32e652b7a7d591908-300x300.png)
