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Enoncé de l'exercice : FORCE DE LAPLACE.
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Considérons deux conducteurs parallèles formant un "rail de Laplace" sur lequel peut se déplacer une barre mobile conductrice MN selon le schéma ci-dessous (vue de dessus) .Le générateur a une f.é.m E = 5 V et une résistance interne R = 5 W , la barre MN de longueur totale L= 0.12 m a une résistance négligeable ; elle crée un court-circuit en refermant le circuit entre les deux rails. On place MN dans l’entrefer d’un aimant en U ( de largeur d = 4 cm ) où règne un champ magnétique uniforme de norme B = 0.1 T

1 Expliquez ( et justifiez à l’aide de quelques mots et d’éventuellement un schéma) comment on doit placer l’aimant en U pour obtenir le champ magnétique tel qu’il est représenté sur la figure par le vecteur ,c’est à dire perpendiculaire au plan du schéma (ou des rails) et dirigé vers le haut. AIDE

2.Déterminez le sens et l’intensité du courant dans le circuit. AIDE

3.Déterminez en direction ,sens et grandeur la force de Laplace agissant sur la barre MN. (aidez vous d’un schéma représentant les vecteurs significatifs ) AIDE

4.La barre MN se déplace (à vitesse considérée constante) dans le champ magnétique sur une longueur de 6 cm dans le sens impliqué par la force de Laplace.

4.1 Déterminer le flux coupé par la barre AIDE

4.2 En déduire le travail exercé lors de ce déplacement de la barre MN. AIDE

5. Quelle est alors la force électromotrice induite dans le circuit si le parcours a lieu en 1ms.Représentez cette force électromotrice e AIDE ?

6 En conclusion , commentez le sens de la force électromotrice induite et les conséquences de son action dans le circuit. AIDE

 

Aide : FORCE DE LAPLACE

1 Dans un aimant les lignes de champ partent du pôle Nord pour arriver au pôle Sud.

 

2. L’équation de la caractéristique d’un générateur U =f(I) exprimant la loi de variation de la tension à ses bornes en fonction de l’intensité débitée s’écrit ici dans le cas particulier d’un court-circuit (c’est à dire U=0).

 

3..Attention en appliquant la loi de Laplace bien connue ( et souvent formulée F = B.I.L.sina), L représente la longueur du conducteur soumis au champ magnétique !


4.

4.1 est perpendiculaire au plan de déplacement de la barre donc F= = B.S

 

4.2 Ici , deux façons de procéder qui , en fait sont identiques :

- partir de la définition du travail d’une force dont on connait le déplacement

- ou bien appliquer la formule du cours donnant directement le travail en fonction du courant et du flux coupé.

 

5. Le sens de la force électromotrice induite est tel qu’elle engendre un courant induit i s’opposant à I.

 

6.Le commentaire demandé porte sur la loi de Lenz.