Aurélie oct 2001

étude d'un solénoïde

bac Asie 06 /1996.

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étude du champ magnétique:

 On dispose du matériel suivant : un solénoïde( N=200 spires; longueur 40 c) ; un générateur de tensionvariable; un générateur de tension continue; un rhéostat; un multimètre; une sonde à effet Hall reliée à un teslamètre; un interrupteur; des fils de connexions; des aiguilles aimantées; de la limaille de fer.

On négligera le champ magnétique terrestre.

expérience 1 :

On règle l'intensité du courant à la valeur I=4 A. On mesure la valeur du champ magnétique en différents points de l'axe du solénoïde. L'abscisse x=0 est au centre du solénoïde.

  1. Faire un schéma annoté du montage.
  2. La manipulation qui a été conduite (mesure de B en divers points de l'axe du solénoïde) est-elle suffisante pour pouvoir affirmer qu'à l'intérieur du solénoïde le champ magnétique est uniforme entre les plans d'abscisses respectives -14 et +14 cm? Dans la négative, quelles mesures supplémentaires faudrait-il effectuer pour prouver l'existence d'un champ uniforme dans la zone considérée.
  3. On veut réaliser le spectre du champ magnétique du solénoïde, dans un plan contenant son axe. Comment procéder? Dessiner quelques lignes de champ. Indiquer le nom des faces.

expérience 2:

On veut étudier le champ magnétique en fonction de l'intensité du courant. Pour chaque valeur de l'intensité I( A) on note la valeur B0 du champ magnétique au centre du solénoïde.
I(A)
0
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
B0(mT)
0
0,62
0,95
1,28
1,54
1,9
2,18
2,51
2,79
3,09

  1. Représenter le graphe de la fonction B0=f(I).
  2. Quelle loi vérifie-t-on?

solénoïde dans un circuit parcouru par un courant variable:

On réalise le montage ci dessous:

 

  1. Relier les appareils ci-dessous conformément au schéma.
  2. Quelles sont les tensions observées sur la voie 1 et sur la voie 2?

 

  1. On observe les oscillogrammes ci-dessous:
    - Indiquer à quelle voie correspond chaque oscillogramme.
    - L'un des deux oscillogrammes permet de déduire les variations d'une grandeur physique autre que la tension. Laquelle?
    - Quel est le rôle du solénoïde et quel phénomène physique a-t-on mis en évidence?

 

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corrigé


pour prouver que le champ magnétique est uniforme à l'intérieur du solénoïde:

- il faut faire d'autres mesures en dehors de l'axe de la bobine

- on peut aussi placer de petites boussoles à l'intérieur du solénoïde

- réaliser le spectre magnétique et montrer que les lignes de champ sont parallèles.

réaliser un spectre magnétique avec de la limaille de fer : chaque grain se comporte comme une petite boussole et s'oriente dans le champ.

le champ magnétique est proportionnel à l'intensité du courant

B0 = m0 nI

voie Y1 : on visualise la tension aux bornes du générateur UAM.

voie Y2 : on visualise la tension aux bornes du résistor UBM.

L'oscillogramme 1 correspond à la tension UAM.

L'oscillogramme 2 correspond à la tension UBM.

Ce dernier est l'image de l'intensité au facteur R près.

(tension et intensité sont proportionnelles dans le cas d'un résistor)

Le solénoïde introduit un retard à l'établissement et à la disparition du courant : phénomène d'auto induction.

 

à suivre ...
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