Série d'exercices : Loi de Laplace - Ts
Classe:
Terminale
Exercice 1
Une tige en cuivre OM parcourue par un courant de haut en bas d'intensité I1=7A peut articuler librement en «O» et son extrémité M touche une solution conductrice.
On approche d'elle une deuxième tige AN en cuivre de longueur L=12cm qui peut articuler librement en A et son extrémité N touche une solution conductrice voir (figure 1).
Lorsque la tige AN est parcourue par un courant OA
De haut en bas d'intensité I2=5A sa partie inférieure de longueur l=4cm plonge dans le champ magnétique →B1 MN uniforme, perpendiculaire au plan de la feuille, de sens sortant et de valeur 0.3T.
1) donner le sens d'inclinaison de la tige AN.
2) a) donner les caractéristiques de la force de la place →F qui agit sur la tige AN
b) représenter →F
c) déterminer la masse de la tige AN, sachant qu'elle s'écarte de la verticale d'un angle θ=10∘.
On donne g=10N⋅Kg−1.
3) La partie supérieure de la tige OM de longueur l′=3cm plonge dans le champ magnétique →B2 uniforme, normale au plan de la feuille et de sens rentrant crée par la tige AN.
a) est-ce que il y a une interaction entre les deux tiges ?
Expliquer
b) quel est la nature de l'interaction ?
Si elle existe ?
c) donner le sens d'inclinaison de la tige OM
d) Donner l'expression de l'intensité du champ magnétique →B2.
Exercice 2
Un fil conducteur en cuivre OA rigide et homogène, de masse m, de longueur l, est suspendu par son extrémité supérieure en O à un axe fixe Δ, autour duquel il peut tourner sans frottement ; sa partie inférieure plonge dans une cuve contenant du mercure lui permettant de faire partie d'un circuit électrique comprenant un rhéostat et un générateur de tension continue G qui plonge dans une région où règne un champ magnétique uniforme B orthogonal au plan de la figure.
En fermant l'interrupteur K, un courant électrique d'intensité I traverse le fil OA et celui-ci prend la position indiquée par le schéma ci-dessous.
1) Représenter les forces exercées sur le fil.
2) Indiquer sur le schéma le sens du courant électrique.
3) En appliquant la condition d'équilibre à la tige,
Calculer l'angle α que fait le fil conducteur avec la verticale.
On donne I=5A,
l=25cm,
m=8g et ‖B‖=0.05T.
Exercice 3
On considère le dispositif suivant appelé : Balance de Cotton.
Les extrémités du fil conducteur sont reliées à un générateur de tension continue débitant un courant d'intensité I.
On ajoute sur le plateau une masse marquée m pour équilibrer la balance.
Ainsi on remplit le tableau de valeurs suivant :
I(A)0246810m(g)00.40.81.21.62
1) Tracer la courbe m=f(I).
2) En appliquant la condition d'équilibre à la balance, établir la relation théorique m=f(I).
3) Déduire la valeur du champ magnétique ‖B‖.
On donne L=2cm et d′=5/4⋅d
4) Peut-on accrocher une masse m=2.45g, sachant que le fil conducteur de la balance ne peut supporter qu'une intensité de 12A, pour que la balance soit en équilibre.
Exercice 4
On néglige les forces de frottement et le champ magnétique terrestre.
Deux barres conductrices sont disposées parallèlement suivant la ligne de plus grande pente d'un plan incliné d'un angle θ sur l'horizontale.
Elles sont distantes de L ; leurs extrémités supérieures sont reliées entre elles par un générateur G et par un interrupteur K.
Une barre MN conductrice est posée perpendiculairement sur les deux barres précédentes.
Le contact électrique se fait en M et N.
On crée dans la région où se trouve la barre MN un champ magnétique uniforme →B perpendiculaire au plan des rails.
On ferme K.
Un courant d'intensité I circule dans le montage.
1) Représenter les forces exercées sur la barre MN pour qu'elle puisse être en équilibre (on peut utiliser la vue de droite).
Déduire le sens de →B
2) La barre MN a une masse m=10g et pour qu'elle soit en équilibre il faut que l'intensité du courant soit égale à I1=10A.
a) Établir la condition d'équilibre de la barre MN
b) Exprimer la norme de →B en fonction de I1, L, m, g et θ pour que la barre reste en équilibre.
Montrer que ‖→B‖=68mT.
On donne :
θ=20∘ ;
g=10N/kg et L=0.05m.
L'intensité du courant est I2=15A et on garde le champ magnétique →B précédent, on place sous la barre MN un ressort à spires non jointives, de raideur k de masse négligeable dont la direction est celle de la plus grande pente du plan incliné (voir figure ci-dessous).
Lorsque l'interrupteur K est ouvert la barre MN est en équilibre.
On ferme l'interrupteur K, la barre MN prend une nouvelle position d'équilibre M′N′ tel que le ressort soit allongé de Δl=3.36mm.
a) Représenter les forces exercées sur la barre MN (on peut utiliser la vue de droite).
b) Établir la condition d'équilibre de la barre.
Déduire la valeur de la constante de raideur k du ressort.
Exercice 5
On donne ‖→g‖=10N⋅Kg−1
On considère le dispositif représenté sur la figure 1 :
OA est une tige conductrice de longueur OA=L=40cm de masse m=3g, mobile autour d'une axe horizontal passant par son extrémité O.
L'autre extrémité A est reliée à un fil souple conducteur ne gênant nullement le mouvement possible de la tige.
Cette tige est soumise à l'action d'un champ magnétique uniforme →B1 perpendiculaire au plan de la figure de valeur ‖→B1‖=0.1T.
Ce champ ‖→B1‖ règne dans une région limitée par AC=l=10cm.
Au point M de la tige tel que OM=10cm est attaché un ressort horizontal ; isolant de raideur K=23N⋅m−1.
Lorsque la tige est traversée par un courant d'intensité I1=10A ; elle dévie d'un angle α=8∘ et se stabilise dans une nouvelle position d'équilibre (voir figure 2).
On suppose que la déviation α est faible de façon que la partie plongée dans le champ reste sensiblement la même et le ressort reste horizontal et allongé de Δl.
1) a) Indiquer le sens du courant traversant la tige.
b) Donner les caractéristiques de la force de la place exercée sur la tige.
2) a) Faire le bilan des forces exercées sur la tige lorsqu'elle parcourue par le courant I1.
b) En appliquant le théorème des moments à la tige, déterminer l'allongement du ressort Δl.
3) On enlève le ressort et on superpose au champ →B1 un autre champ →B2 perpendiculaire au plan de la figure et opposé à →B1.
Le champ →B2 règne dans une région de façon que la tige soit totalement plongée dans cette région.
La tige est toujours parcourue par le même courant I1=10A et dans le même sens que 2) ;
La déviation de la tige par rapport à la verticale est alors θ=4∘ ;
a) Faire le bilan des forces exercées sur la tige.
b) Déterminer la valeur du champ magnétique →B2.
4) Dans cette question la tige OA est isolée du montage précèdent ; elle est liée au bras d'une balance dont les deux bras sont isolants et égaux.
La tige est maintenue horizontale dans un plan perpendiculaire au plan de la figure 3 et elle est parcourue par un courant d'intensité I3
Ce courant est amené par deux fils souples et de masse négligeable.
La tige est complètement plongée dans un champ →B3 horizontal et contenu dans le plan de la figure tel que →B3=5⋅10−2T.
En l'absence de courant I3 ; la tige OA et le fléau sont en équilibre horizontaux.
Lorsque la tige est traversée par I3 ; il faut placer une masse m0=4g sur le plateau P pour rétablir l'équilibre horizontal.
a) Déduire de ces expériences les caractéristiques de la force de Laplace.
b) Préciser le sens du courant I3 et calculer sa valeur.
Exercice 6
On considère le dispositif de la figure 1 qui est constitué de :
− deux rails en cuivre AD et CE horizontaux.
− Une tige (T) en cuivre, pouvant glisser sans frottement sur les rails.
Sa partie centrale de longueur l=10cm baigne dans un champ magnétique →B vertical.
Un fil (f) inextensible, de masse négligeable, attaché par l'une de ses extrémités au milieu de la tige (T) et par l'autre extrémité à un ressort de masse négligeable et de raideur k=10N⋅m−1.
L'autre extrémité du ressort étant fixe.
Une poulie (P) de masse négligeable pouvant tourner sans frottement autour de son axe.
− Un rhéostat Rh permettant la variation de l'intensité I de courant dans le circuit.
1) a) Représenter sur un schéma clair les forces qui s'exercent sur la tige (T).
On rappelle que la tension du ressort est de la forme T=k⋅x
b) A quelle force est du l'allongement du ressort ?
Préciser le sens et la direction de cette force.
c) Indiquer, en le justifiant le pôle nord et le pôle sud de l'aimant.
2) A l'aide du rhéostat on fait varier l'intensité I du courant dans le circuit et on note l'allongement x du ressort lorsque la tige (T) est en équilibre.
Les résultats des mesures ont permis de tracer la courbe : I=f(x) de la figure 2
a) Montrer que l'équation de la courbe est de la forme : I=ax.
b) Donner la signification mathématique et la valeur de a.
c Écrire la relation qui lie B, I, k, x et L.
d) En déduire l'intensité B du champ magnétique qui règne entre les branches de l'aimant en U.
3) On détache la barre, on inverse le sens du courant dans le circuit, dont l'intensité est fixée à I=1A.
Pour maintenir la tige (T) en équilibre sur les rails, on incline le plan horizontal supportant le dispositif de α=15∘. (Figure 3)
a) Représenter les forces qui s'exercent sur la tige.
b) Montrer que la masse m de la tige (T) est donnée par l'expression :
m=IBLgsinα,
c) Calculer sa valeur.
On donne : g=9.8N⋅Kg−1
Commentaires
Bocar (non vérifié)
lun, 02/10/2020 - 11:09
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Pro physique
mek (non vérifié)
mer, 01/20/2021 - 15:56
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prof
so (non vérifié)
jeu, 01/21/2021 - 22:25
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correction svp
physique (non vérifié)
jeu, 01/21/2021 - 22:46
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correction
Fatou fall (non vérifié)
mar, 05/04/2021 - 00:27
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J ai besoin de la correction
Kpédio ayaovi (non vérifié)
dim, 05/30/2021 - 13:48
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Correction
Kpédio ayaovi (non vérifié)
dim, 05/30/2021 - 13:48
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Correction
Ravys (non vérifié)
sam, 01/22/2022 - 20:15
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Demandé
OUOKOSHI Chris chail (non vérifié)
jeu, 04/14/2022 - 16:37
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Correction
Ait non (non vérifié)
dim, 05/22/2022 - 19:28
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Ex 2
Keita Balamoussa (non vérifié)
mar, 02/28/2023 - 12:59
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Je veux les corrections des
Abdelouaheb (non vérifié)
sam, 05/18/2024 - 00:02
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tres interessant
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