Deux fils de cuivre verticaux sont placés symétriquement de chaque coté d'une boussole horizontale. En l'absence de courant dans les fils la boussole est orientée dans le champ magnétique terestre dont la composante horizontale est B₀= 2 10^-5 T ( figure 1 : vue de dessus).

1. Représenter le vecteur champ magnétique au point M où se trouve la boussole en l'absence de courant.
2. On fait circuler dans le fil de gauche un courant I= 5 A. La boussole dévie de 50° ( figure 2 ci-dessous : vue de dessus).
   - Déterminer le sens et la direction du champ crée par le courant au point M.
   - En déduire le sens du courant dans le conducteur.
   - Quelle est la norme du champ crée par le courant.
3. Déterminer l'orientation prise par la boussole dans chacun des cas suivant :
   - On fait passer dans le fil B ( à droite) un courant de 5A drigé vers le haut. I=0 dans le fil de gauche ( fil A)
   - On fait passer dans chaque fil un courant de même intensité et de même sens.
   - On fait passer dans les fils des courants de même intensité mais de sens contraire.

    

Un solénoïde S₁ de longueur L= 0,5 m est alimenté par un courant continu d'intensité I= 3A.

1. Représenter le solénoïde sur un schéma et tracer quelques lignes de champ. Indiquer le sens du courant et l'orientation des lignes de champ.
   - La valeur du champ à l'intérieur de la bobine longue est 4,5 mT. Quel est le nombre de spires ?
2. On place S₁ à l'intérieur d'un second solénoïde de même longueur, de même exe et alimenté par un courant de même intensité. Le sens du champ à l'intérieur de S1 est le même que précédemment, mais sa valeur n'est plus que 1,5 mT.
   - Quelle sont les caractéristiques du champ crée par S₂ ?
   - Combien S₂ comporte t-il de spires ?
   - Quelle sera la valeur du champ dans S₁ si on inverse le sens du courant dans S₂ ?

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corrigé

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figure 1 : solénoïde S₁ seul .

B₁ = m₀ nI avec m₀ = 4 p 10^-7 ; I= 3A et B₁ = 4,5 10^-3 T

n = 4,5 10^-3 / ( 4 p 10^-7 *3) = 1194 spires par mètre

soit 1194*0,5 = 597 spires ( pour une longueur de 50 cm)

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figure 2 : solénoïde S₂ seul .

figure 3 : solénoïdes S₁ et S₂ ( courants de sens contraire)

Le champ total dans S₁ a diminué donc le second solénoïde crée un champ de sens contraire

B₂ = 3 10^-3 T

B₂ = m₀ n₂I avec m₀ = 4 p 10^-7 ; I= 3A et B₂ = 3 10^-3 T

n₂ = 3 10^-3 / ( 4 p 10^-7 *3) = 796 spires par mètre

soit 796*0,5 = 398 spires ( pour une longueur de 50 cm)

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figure 4 : solénoïdes S₁ et S₂( courants de même sens)

Le courant change de sens dans S₂ ; donc le champ magnétique B₂ change de sens

Btotal = 4,5+3 = 7,5 mT.

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1. Parmi les dispositifs suivants, lesquels sont sources de champ magnétique : a- un fil de cuivre ; b- un fil de cuivre parcouru par un courant ; c la Terre ; d- un morceau de plastique frotté.
2. L'expérience qui suit est destinée à mesurer la valeur B_H de la composante horizontale du champ magnétique terrestre : une aiguille aimantée posée horizontalement face à un cadran gradué en degrés d'angles, est placée à l'intérieur du solénoïde convenablement orienté pour qu'en l'absence de courant, elle s'oriente perpendiculairement à l'axe du solénoïde, face à la graduation zéro. A quel champ magnétique son orientation est-elle due ?
3. Lorsqu'un courant circule, elle tourne d'un angle a par rapport à cette position. On repère les différentes valeurs de l'angle a pour différentes valeurs de I. Les résultats sont les suivants :

   I (mA)	4	8	12	16	20
   angle a °	26	45	56	63	68
   tan a	0,49	1	1,5	2	2,5

   Tracer le graphe I = f(tan a) ; en déduire la relation entre I et tan a.
4. Schématiser ci-contre les champs magnétiques qui agissent sur l'aiguille déviée d'un angle a.
5. Donner la relation entre la tangente de l'angle a et les valeurs des champs magnétiques qui agissent sur l'aiguille.
6. Exprimer B_H la composante horizontale du champ magnétique terrestre en fonction de tan a et I et calculer sa valeur. Données : µ₀ = 4p.10^-7 u SI ; : N = 800 spires ; L = 40 cm

Le fil de la ligne d'alimentation d'un tramway est situé à 6,0 m au-dessus du sol. Dans ce fil, orienté dans le sens nord-sud, passe un courant d'intensité I= 150 A dans la direction nord-sud. Ce courant produit un champ magnétique.

1. Comment sont les lignes de champ autour du fil ?
2. Décrire ce champ magnétique au niveau du sol et dans le plan vertical passant par le fil. Faire un schéma.
3. À la distance r du fil, la valeur de ce champ magnétique est donné par la relation : B_fil= 2p 10^-7 I/r
   - Calculer la valeur de B_fil et la comparer à celle de la composante horizontale du champ terrestre ( B₀=2 10^-5 T).
   - Schématiser le champ résultant en un point du sol et calculer sa valeur.