cor AP10, champs et forces

Séance n°10 :
Champs et forces.
Exercice n°1 : Champ magnétique et lignes de champ.
La figure ci-dessous représente le spectre magnétique d’un aimant en U.
a) Reproduire le schéma et
tracer sans soucis d’échelle le vecteur champ
magnétique aux différents points indiqués.
b) Dans quelle région de l’espace, le champ magnétique est-il uniforme ?
Le champ magnétique est uniforme dans l’entrefer de l’aimant en U.
Exercice n°2 : Champ magnétique créé au centre d’une bobine.
On étudie le champ magnétique B0 créé au centre O d’une bobine plate traversée par un
courant d’intensité I. La bobine est placée dans un plan vertical (la photo ci-dessous est
prise de dessus). On supposera que le champ magnétique terrestre a une valeur
négligeable devant B0.
a) Quand un courant circule dans la bobine, l’aiguille aimantée placée en O s’oriente
orthogonalement au plan de la bobine. Quels sont la direction et le sens du champ
magnétique B0 crée en O par le passage du courant ? Représenter B0 sur un
schéma.
Direction et sens indiqués par l’aiguille de la boussole donc perpendiculaire au
plan de la bobine
b) Le tableau de résultats ci-dessous donne les valeurs de B0 pour différentes
valeurs de l’intensité I.
I (A)
B0 (mT)
0
0
0,5
1,1
1
2,1
2
4,3
3
6,6
4
8,7
5
11
Représenter le graphique de B0 en fonction de I
c) La valeur du champ magnétique crée en un point par le passage du courant dans un
circuit électrique est proportionnelle à la valeur I de l’intensité du courant. Les
résultats expérimentaux obtenus sont-ils en cohérence avec cette loi ? Si oui,
donner la relation numérique entre B0 et I.
B0 = 2,2 × 10-3 × I (avec B0 en T et I en A).
Exercice n°3 : Champ électrique dans un condensateur plan
Un générateur permet d’imposer entre deux plaques métalliques parallèles A et B d’un
condensateur plan une tension constante UAB = 3600 V. Les deux plaques sont séparées
par de l’air.
a) Indiquer les caractéristiques du champ électrique E entre les plaques du
condensateur et le représenter.
b) Quelle est la valeur E du champ électrique quand la distance d entre les plaques
est de 10 cm ?
E=
U AB
3600
par définition soit E =
= 3,6 x10 4 V .m −1
d
0,1
c) Comment varie la valeur du champ électrique quand on rapproche les plaques A et
B sans modifier la valeur de la tension UAB ?
Quand on rapproche les plaques, la valeur du champ augmente (la valeur de
UAB n’est pas modifiée et celle de d diminue).
Exercice n°4 : Particules α et β- dans un champ électrique
Une source radioactive est placée dans la
cavité en O. Elle émet des particules qui
passent entre les plaques A et B d’un
condensateur plan selon la direction OO’
lorsque les plaques ne sont pas chargées. On
impose une tension U entre les plaques du
condensateur et ainsi la plaque A se charge
positivement et la plaque B négativement.
a) Préciser la direction et le sens du champ électrique entre les plaques et
représenter E sur le schéma.
b) La source radioactive émet des particules α. Indiquer sur le schéma une position
possible pour leur point d’impact sur l’écran. Justifier.
Cas d’une particule α:
r
r
Fα = q.E
avec q > 0.
La particule est déviée vers le bas et arrivera en dessous de O’.
c) Même question si la source émet des particules β-.
Cas d’une particule β-:
r
r
Fβ = q.E
avec q < 0.
La particule est déviée vers le haut et arrivera en dessus de O’.
d) Comparer les valeurs de la force qui s’exerce sur chacune des deux particules à
l’intérieur du condensateur.
r
r
r
r
f α = 2.e.E et f β = −e.E , on a donc pour les valeurs des forces :
f α = 2. f β