Aurélie 3/05/07
 

Concours kiné Aderf : Force de Laplace ; solénoïde 2007

En poursuivant votre navigation sur ce site, vous acceptez l’utilisation de Cookies vous proposant des publicités adaptés à vos centres d’intérêts.

. .
.
.

 

Deux rails conducteurs rectilignes sont inclinés de 45 ° sur l'horizontale, parallèles entre eux, et séparés d'une distance de L=10 cm. Une tige de cuivre cylindrique, de masse m= 3 g est libre de rouler sans frottement sur ces rails et assure entre eux un contact électrique. Elle reste toujours perpendiculaire aux deux rails. La résistance électrique du circuit formé est négligeable. Cette ige est placée dans l'entrefer d'un aimant en U, qui crée autour de la tige un champ magnétique uniforme, vertical, convenablement orienté, de valeur B=100 mT. Les deux rails sont reliés aux bornes d'un générateur continu de fem E= 15 V et de résistance interne r=1 W, en série avec un rhéostat de résistance R.

Quelle valeur de la résistance R du rhéostat (en W ) permet de réaliser l'immobilité de la tige de cuivre ?

(2 ; 3 ; 4 ; 5 ; 6 )

La tige est soumise à son poids, à la force de Laplace et à l'action du plan :

I= mg/(LB )

avec g = 10 m/s² ; m = 3 10-3 kg ; L= 0,1 m et B = 0,1 T.

I = 0,03/0,01) ; I= 3A.

D'autre part : tension aux bornes du générateur U= E-rI = RI

d'où R= E/I-r ;

R= 15/3-1 ; R= 4 W.

 
Une petite aiguille aimantée horizontale, tournant librement sur un axe vertical, est placé au centre O d'un long solénoïde horizontal, également mobile autour d'un axe vertical passant par le point O. L'axe x'x du solénoïde est initialement perpendiculaire à l'aiguille aimantée en l'absence de courant.

Lorsqu'on fait passer un courant d'intensité constante I dans le solénoïde, il faut faire tourner celui-ci d'un angle a pour que l'aiguille soit à nouveau perpendiculaire à son axe.

 

Si a0 est la rotation correspondant à une valeur connue du courant I0, quelle est l'expression exacte ?

I=I0a /a0 ; I=I0sin a /sina0 ; I=I0tan a0 /tana ; I=I0sin a0 /sina ; I=I0cos a /cosa0.

L'aiguille s'oriente suivant le champ magnétique résultant de la superposition du champ magnétique terrestre et du champ magnétique crée par le solénoïde.
Le champ magnétique terrestre est perpendiculaire à l'axe x'x du solénoïde lorsque l'intensité est nulle.

Or Bsolénoïde = m0nI.

sin a0 = m0nI0 /B0 ; sin a = m0nI /B0.

d'où : sin a0 / sin a = I0 /I ; I= I0sin a / sin a0.
 

retour -menu