98VIE121 .......Corrigé : FORCE DE LAPLACE

1 L’aimant doit être placé pôle Sud vers le haut

 

 

 

 

 

 

2 Le sens de I est donné par le sens de E ( voir le schéma ) de M vers N

La tension aux bornes du générateur est nulle ( court-circuit)

U = E - r I = 0 soit I = E / r = 5 / 5 = 1 A

 

 

 

 

 

 

3 Comme indiqué dans l’aide,la longueur du conducteur soumis au champ magnétique

correspond à la distance notée "d" dans l’énoncé et non pas à la longueur totale L de la barre ( qui , du reste ,n’a été donnée dans cet exercice que pour vous amener à vous poser cette question en vous donnant un choix vous entrainant une fois de plus à vous interroger sur la signification physique représentée par chacune des lettres d’une formule de physique) .L’expression "  longueur totale  " concernant cette barre porte également à douter qu’il s’agisse de la longueur de conducteur de la formule de La place : en effet comment traiter les petits bouts de barre extérieurs aux deux rails

F = B.I.L.sina s'écrit donc ici F = B.I.d.sina avec sina =1 (a étant l’angle entre la direction du conducteur et le vecteur champ magnétique B et donc a = p /2 ).

On a donc F = B I d = 0.1 x 1 x 4.10-2 = 4.10-3 N

D’aprés la règle d’orientation régissant les sens de la force , de l’intensité I et du champ magnétique (les sens de I , et forment un trièdre direct ) , la force est dirigée vers la gauche.

 

 

 

 

 

 

 

4 4.1 F = = B . S avec S = d x longueur du déplacement

F = B . S = 0.1 x 4.10-2 x 6.10-2 = 24. 10-5 Wb

4.2 W = I . DF = 1 x 24. 10-5 = 24. 10-5 J ou encore , en faisant le produit de la force de Laplace par le déplacement car ce dernier s’effectue dans la direction et le sens de la force :

W = F x longueur du déplacement = 4.10-3 x 6.10-2 = 24. 10-5 J

 

5

e = - dF / dt que l’on peut écrire aussi e = - DF / Dt

avec DF = variation de flux entre le début du déplacement de MN et la fin . En fait ici DF = flux coupé calculé en 4.1

et avec Dt = 1 ms donné par l’énoncé .

IeI = I DF / Dt I = 24. 10-5 /10-3 = 0.24 V

 

 

 

 

 

 

 

6 Le circuit barre-rails-générateur étant fermé , la force électromotrice induite engendre un courant qui va s’opposer aux causes qui lui ont donné naissance , en l’occurrence ici le déplacement de la barre .Donc le courant i induit va être dirigé dans le sens inverse de I ; ainsi le sens de la force f , force de Laplace engendrée par i , sera opposé au déplacement de la barre et à la force . On retrouve dans les machines étudiées en terminale ce phénomène appelé "  réaction d’induit ".

On peut également ajouter que i , courant induit par le déplacement de MN , crée un champ induit qui s’oppose au champ

crée par I. Ces champs sont faibles devant le champ crée par l’aimant.

On peut également noter qu’en se déplaçant vers la gauche ( selon ) , le flux magnétique diminue ( la surface grisée diminue ) , la force f crée par le courant induit i a , selon la loi de Lenz , tendance au contraire à augmenter le flux en augmentant cette surface en gris.