Théorie Électricité et magnétisme

Question 1

Différences entre un champ électrique et un champ magnétique

Answer 1

1. Force électrique orientée dans le sens du champ électrique. La force magnétique est perpendiculaire au champ magnétique
2. Force électrique agit sur une charge peu importe sa vitesse, la force magnétique agit seulement sur une charge en mouvement
3. Force électrique effectue un travail sur la charge en mouvement, la force magnétique n’effectue aucune travail car elle est perpendiculaire à la charge
4. Le champ magnétique modifie l’orientation d’une particule, pas la grandeur de sa vitesse
5. Les lignes du champ électrique sont ouvertes, celles du champ magnétiques sont fermées
6. Impossible d’isoler un pôle magnétique, mais on peut isoler un pôle électrique

Question 2

Déterminer la force magnétique sur une charge négative mobile

Answer 2

La force magnétique sur une charge négative est de sens opposé à la force qui s’exerce sur une charge positive

Question 3

Énoncer les 4 règles de la main droite que nous avons besoin

Answer 3

1. Pouce: V, Index: B, Majeur: F (force magnétique avec charge en mouvement)
2. Pouce: I, Index: B, Majeur: F (force magnétique sur un courant)
3. Pouce: I, Doigts: B (Fil long)
4. Pouce: B. Doigts: I (Anneau)

Question 4

Décrire le comportement d’une particule chargée dans un champ magnétique

Answer 4

V perpendiculaire à B = v perpendiculaire existe et v parallèle existe pas (cercle)

V pas perpendiculaire = v perpendiculaire et v parallèle existent (hélicoïdal)

Question 5

Définir Cyclotron

Answer 5

Accélérateur de particules utilisant un champ électrique pour accélérer les particules et un champ magnétique pour les faire tourner.

Question 6

Énoncer la force de Lorentz

Answer 6

F= qE +qv x B

Question 7

Fonctionnement et utilité du sélecteur de vitesse

Answer 7

Utilise des champs perpendiculaires de façon à ce que seulement les particules ayant la vitesse désirée puissent le traverser.

Champ électrique et champ magnétique

Question 8

Fonctionnement et utilité du spectromètre de masse

Answer 8

Déterminer la masse des composants d’un gaz.
Il utilise le fait que le rayon de la trajectoire d’une particule chargée est proportionnel à sa masse.
Rapport q/m

Question 9

Expliquer l’Effet Hall

Answer 9

L’effet Hall sert à mesurer le champ magnétique, parce qu’il est très difficile de trouver le champ magnétique en laboratoire.
On mesure la différence de potentiel entre le haut et le bas de la plaque et on calcule l’intensité du champ magnétique à partir de cette valeur.

Question 10

Énoncer l’expression du champ magnétique à une distance R d’un long fil rectiligne

Answer 10

B=(le u avec 0)I/2piR

Autour et perpendiculaire au fil

Question 11

Déterminer la force entre 2 conducteurs parcourus par des courants

Answer 11

Cas 1: Si I est dans le même sens, les 2 vecteurs F se font face.

Cas 2: Si I est dans les sens opposés. les 2 vecteurs F se font dos.

Utiliser la règle de la main droite pour savoir les lignes de chacun des champs électriques sortent où.

Le champ de l’autre conducteur affecte le sens du reste

Question 12

Énoncer la loi de Biot-Savart

Answer 12

La loi de Biot-Savart sert à calculer le champ produit par un condensateur de forme quelconque.

Identifier les fils. Relier le bout du fil avec le point de calcul. Si le prolongement d’un fil passe par le point de calcul, B=0

Question 13

Énoncer la loi d’Ampère

Answer 13

La loi d’Ampère sert à calculer le champ magnétique produit par un courant électrique.

Le numéro avec le tuyau. Le courant se trouve au milieu des 2 cylindres. 3 étapes avec r plus petit que a, r plus grand que a, mais plus petit que b et r plus grand que b.

i—> pi(b2-a2)
I—> pi(r2-a2)
i=Ipi(b2-a2)/pi(r2-a2)

Question 14

Décrire 2 expériences pour mettre en évidence l’induction électromagnétique

Answer 14

Expérience 1: permanent

• L’aimant immobile, pas de déviation, donc I ind=0
• Approche l’aimant, déviation, donc I ind n’est pas = 0
• Dès qu’on arrête l’aimant, pas de déviation, donc I ind =0

Expérience 2 (non-permanent)

• K (interrupteur) ouvert, aucune déviation, donc I =0 et I ind=0
• Dès qu’on ferme K, déviation, I n’est pas =0 et I ind n’est pas =0
• Tout de suite après (K encore fermé), pas de déviation, car pas de mouvement, donc I ind =0, mais I n’est pas =0 (encore du courant)
• Dès qu’on rouvre K, il y a déviation, donc I ind n’est pas =0, mais il n’y a plus de courant, donc I=0

Temps de réaction entre ouvert et fermé

Question 15

Décrire 3 façons de produire un courant induit

Answer 15

1. Champ magnétique variable
   * si B=cst, aucun calcul =0
2. Aire variable
   
   • Si A=cst, aucun calcul =0
3. Orientation variable
   
   • Si A et B sont sur le même plan, l’angle est de 0, donc cos0=1

Question 16

Énoncer la loi de Faraday

Answer 16

La f.é.m. induite dans une boucle est égale au taux de variation temporelle du flux magnétique dans cette boucle

Variation avec B, A et l’angle, les 3 façons de modifier un courant induit

Question 17

Dire le sens des lignes de champ dans une aimant

Answer 17

Entrent par le Sud

Sortent par le Nord

Question 18

Énoncer la loi de Lenz

Answer 18

Le courant induit a un sens tel que le champ magnétique induit par le courant s’oppose à la variation du flux qui produit ce courant

Accroissement du flux = B et Bi sens opposé
Diminution du flux = B et Bi même sens

Question 19

Expliquer comment obtenir une induction électromagnétique lors du déplacement d’une tige conductrice sur des rails parallèles placés dans un champ B

Answer 19

Application de F=qv x B

Séparation des charges et apparition d’une différence de potentiel électrostatique dans la tige suivi d’un courant électrique

Les charges positives se déplacent vers le haut et les charges négatives vers le bas (ou l’inverse dépendamment de la situation)

La tige se déplace vers la droite, le flux magnétique augmente car l’aire augmente

Le courant induit s’oppose au changement du flux extérieur

Accroissement du flux B et Bi sens opposé
Diminution du flux B et Bi même sens

Expliquer avec la formule de la loi de Faraday (E)

Question 20

Définir les courants de Foucault

Answer 20

Remplace la boucle par une plaque MÉTALLIQUE
En retirant la plaque du champ magnétique, un courant induit apparait, courant de Foucault

Il y a plusieurs courants de Foucault, car les électrons se déplacent dans la plaque dans plusieurs directions

La force magnétique nette sur les courants de Foucault induits est opposée au sens du mouvement

Application: Système de freinage très efficace (trains)

Question 21

Décrire le principe de fonctionnement d’un générateur

Answer 21

Une boucle parcouru par un courant électrique passé dans un champ magnétique va tourner