Exercices corrigés : L`induction magnétique

Exercices corrigés : L’induction magnétique BAC

L’INDUCTION MAGNETIQUE Exercice 1

Enoncé : A proximité d’une bobine B qui est fermée sur un microampèremètre, on place un aimant droit( voir figure ). 1- On rapproche le pôle nord de l’aimant de l’une des faces de la bobine B. a- Représenter le champ magnétique BA créé par l’aimant dans la bobine B. b- Enoncer la loi de Lenz. Représenter le champ magnétique Bi induit dans la bobine B. En déduire le sens du courant induit. c- Préciser l’inducteur et l’induit. 2- On éloigne la bobine B de l’aimant : a- Le sens du champ magnétique BA varie-t-il ?. b- Représenter le champ magnétique induit Bi créé dans la bobine B. c- Préciser le sens du courant induit dans B. Corrigé : 1a- Rappel Champ magnétique créé par un aimant droit :

Réponse Le vecteur champ magnétique BA créé par l’aimant droit est représenté sur le schéma.

bLoi de Lenz : Le courant induit a un sens tel qu’il s’oppose par ses effets à la cause qui lui a donné naissance.  La cause du courant induit : augmentation de la valeur du champ BA car l’aimant se rapproche de la bobine.  La réponse : Le courant induit crée un champ magnétique Bi qui s’oppose à l’augmentation de

BA donc il a le sens opposé de BA

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Pour avoir le sens du courant induit, il faut appliquer la règle de la main droite : Le vecteur champ Bi s’oriente selon la pouce de la main droite. Le sens du courant induit est donné par les autres doigts de la main droite. (voir figure cidessous)

c- L’inducteur est l’aimant car il crée le champ inducteur. L’induit est la bobine dans laquelle le courant induit est créé. 2a- En éloignant la bobine de l’aimant le sens du champ BA ne change pas car il est créé par l’aimant et l’aimant n’est pas touché. b-

c- La cause du courant induit : Diminution de la valeur du champ BA car la bobine s’éloigne de l’aimant. La réponse : Le courant induit crée un champ magnétique Bi qui s’oppose à la diminution de BA donc il a même sens que BA . Exercice 2 Fig 1

Enoncé : En travaux pratiques, un élève dispose de trois dipôles de nature inconnue, D1 ; D2 et D3. Chaque dipôle peut être soit un conducteur ohmique de résistance R, soit une bobine de résistance r et d’inductance L, soit un condensateur de capacité C. Afin d’identifier les trois dipôles l’élève réalise le circuit schématisé cicontre (figure-1-) Lorsqu’il ferme l’interrupteur K :  La lampe L1 s’allume instantanément.  La lampe L2 s’allume avec un retard temporel.  La lampe L3 s’allume pendant une courte durée puis s’éteint.

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Exercices corrigés : L’induction magnétique BAC Identifier, en le justifiant, les dipôles D1 ; D2 et D3. Corrigé :  La lampe L1 s’allume instantanément donc D1 est un conducteur ohmique (résistor).  La lampe L2 s’allume avec un retard temporel donc D2 est une bobine car elle s’oppose à toute variation de courant dans le circuit ce qui engendre un retard temporel de l’établissement du courant.  La lampe L3 s’allume pendant une courte durée puis s’éteint donc D3 est un condensateur car en régime permanent le condensateur se comporte comme un interrupteur ouvert.

Exercice 3

Enoncé : On réalise le montage série comportant une bobine d'inductance L et de résistance négligeable, une résistance de valeur R=10kΩ ainsi qu' un générateur basse fréquence dont la masse n'est pas reliée à la terre et qui délivre entre ses bornes une tension alternative triangulaire. 1. Réaliser le schéma de principe du montage. Ajouter les branchements à effectuer pour visualiser la tension aux bornes de la bobine sur la voie 1 et la tension aux bornes de la résistance R sur la voie 2. 2. L'une de ces tensions permet d'observer l'allure de i(t). Laquelle ? Justifier la réponse. u(V)

C2

Base de temps: 0,5ms.div 1

C1 t(ms)

Sensibilité verticale sur la voie1 : 0,1V.div 1 Sensibilité verticale sur la voie 2 : 2 V.div 1

3. L'oscillogramme ci-dessus donne l'allure des différentes tensions observées. Déterminer la période T de l'intensité du courant. 4. On considère, sur l'oscillogramme précédent, une demi-période où la tension uL aux bornes de la bobine est positive. a. Déterminer la valeur de la tension uL. b. Etablir une relation entre la tension uAB et la tension uCB. c. Trouver l’expression de la tension uBC(t). d. En déduire la valeur L de l'inductance de la bobine. Corrigé : 1.

u

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Exercices corrigés : L’induction magnétique BAC 2. sur la voie 2 on va visualiser uCB= - uR = - R.i donc i(t)  

u R (t) donc i(t) est proportionnelle à uR(t) d’où la R

courbe de uR(t) permet d’observer les variations de i(t).

 4 div T T  4.0, 5  2 ms  2.10 3 s 0, 5 ms  1 div

3.  4.

 3 div u L u L  3.0,1 0, 3 V. 0,1 V  1 div

a-  b-

u u di avec i  R   CB dt R R u d( CB ) R   L . du CB  L. dt R dt

u AB  L.

u AB

c- La courbe C1  uAB(t) et la courbe C2  uCB(t).

 T Pour t  0 ;  ; la courbe représen tan t u CB (t) est une droite 2  affine décroissante, d 'ou: *** b  ordonnée à l 'origine   U CBmax  4.2  8 V.   U CBmax  (  U CBmax )  u CB (t)  at  b avec *** a  pente  T 0  2     4 U CBmax   4.8  16.103  T 2.10 3 u CB (t)  16.103 t  8

UCBmax

-UCBmax

d-

u L du CB .  R. AB  L du CB R dt dt 0, 3 3 A.N : L  10.103   0, 19 H 3 16.10 16 u AB  

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