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Corrigé des Exercices Chapitre II-5 et II-6 "Induction et Auto-induction" Exercices des EXERCICE 1 "Test rapide" f e m (force électromotrice) ② Dans le

1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES

http://cbissprof.free.fr Page 1 sur 2 Corrigé des Exercices Chapitre II-5 et II-6 "Induction et Auto-induction" Exercices des Chapitres II-5 et II-6 INDUCTION ET AUTOINDUCTION

EXERCICE 1

"Test rapide" ? La tension d"induction qui apparaît aux bornes d"un circuit est appelée : ? f.i.m. ? f.m.m. ???? f.e.m.(force électromotrice) ? Dans le phénomène d"induction, la source de champ magnétique se nomme : ? l"induit ???? l"inducteur ? l"inductance ? Dans le phénomène d"induction, le circuit où apparaît la tension se nomme ??? l"induit ? l"inducteur ? l"inductance

? Le phénomène d"induction apparaît lorsqu"un circuit est soumis a un champ magnétique :

? d"intensité élevée ? uniforme ???? variable dans le temps ? Une tension induite apparaîtra aux bornes d"un circuit plongé dans un champ magnétique : ? de faible intensité ? de forte intensité ???? il manque des données pour de se prononcer (champ variable ou pas ?) ? Une bobine est soumise à un champ magnétique uniforme et constant.

Pour qu"il y ait induction, il faut que :

? la bobine possède un nombre élevé de spires

? l"axe de la bobine soit de même direction que le champ magnétique ???? la bobine se déplace perpendiculairement au champ magnétique

? La loi de Lenz nous dit, entre autre, que le courant induit produit à son tour un champ magnétique qui s"oppose : ? au champ magnétique inducteur ???? à la variation du champ magnétique inducteur ??? à la cause qui lui a donné naissance ? Les courants d"induction volumiques sont appelés : ? courants de Lenz ? courants de Farad ???? courant de Foucault.

EXERCICE 2

"Conducteur mobile" ? Les électrons (q < 0), dans la tige mobile, sont soumis à la force de Lorenz

F qV B= Ù? ?? ??

(voir schéma de gauche).

Les électrons de la tige se déplacent vers l"avant, le courant circule donc vers l"arrière de

la tige. On a donc i < 0 (le sens réel du courant est opposé à la convention). ? Calculons d"abord la fem e aux bornes de la tige : e B. .V 2 0,08 2 0,32V= = ´ ´ =

Appliquons ensuite la loi d"Ohm

3 e 0,32 iR

200.10

soit i 1,6A=

EXERCICE 3

"Conducteur mobile"

Appliquons directement la relation

6 1000
e B. .V 20.10 0,6 130 3600
soit

V 433 V

» m

EXERCICE 4

"production d"une tension" La figure ci-dessous illustre le phénomène d"induction juste après l"instant t = 0: ■ le champ magnétique B??est dirigé vers le "fond" de la figure et commence à diminuer d"intensité (rotation de l"aimant), ■ le courant induit i dans la bobine veut s"opposer à cette diminution (voir schéma),

■ la bobine se comporte en générateur, le fil de potentiel le plus fort (pôle +) sera celui où

veut sortir le courant (comme dans une pile). ? La tension induite e est donc négative (voir branchement de l"oscilloscope). F qV B i

Les électrons ont une

charge q négative qV B F

Sens de déplacement

des électrons

Sens réel du courant

Y A Y B S e < 0 sens de rotation B

Champ magnétique

à l"instant t = 0

Sens que veut avoir

le courant induit i e < 0 car le pôle "+" de la bobine est relié

à la masse de

l"oscilloscope

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http://cbissprof.free.fr Page 2 sur 2 Corrigé des Exercices Chapitre II-5 et II-6 "Induction et Auto-induction" ? Après l"instant t = 0, la tension induite e commence par être négative (sinusoïde "inversée"). ? On a T = 5´20 = 100ms 3 1 1 f 10tr/s

T 100.10

f 600tr/min=

EXERCICE 5

"Sens du courant induit" La méthode utilisée pour trouver le sens du courant induit est : ? Tracer le vecteur champ magnétique B??. ? Observer si B??augmente ou diminue (sens de déplacement de l"aimant). ? Le courant induit i > 0 doit produire un champ qui va s"opposer à la variation de B??.

EXERCICE 6

"Clôture électrique" ? Entre 40μs et 80μs : 3 6 6 i 600.10 0 u L 0,8t

80.10 40.10

D -= = ´D -

soit u 12000V= ? Entre 120μs et 160μs : 6 6 6 i 0 600.10u L 0,8t

160.10 120.10

D -= = ´D -

soit u 12000V= - ? Voir le schéma complété au dessus.

EXERCICE 7

"Energie dans une bobine" ? La tension U est constante, le courant i(t) va donc augmenter linéairement (graphe ci-contre) 2 1 1

W L i(t )

2= 6 1

W 10.10

i(t )1

0,5 0,2

1i(t ) 10mA

■ On a

1 11 1i(t ) 0 i(t )

iU L L Lt t 0 t -D= = =D - 3 1

1i(t )

10.10 t L 0,2 U 12

1t 167 s» m

EXERCICE 8

"Mesure d"un inductance" Considérons les variations de u(t) et i(t) pour 0 < t < 10μs :

On a :

i u L tD D 6 3 3 t 10.10 0L u 20i

5.10 ( 5.10 )

D -= = ´D- -

L 20mH=

i (mA) t (μs) 600
0 0 80
40
120
160
u(t) en volt +20 0 20 30
40
t en μs -20 0 10 i(t) en mA +5 0 20 30
40
t en μs -5 0 10

0VVoie 1

10mV / div

Voie 2

Inactive

Temps

20ms / div

0V t = 0

T = 100ms

N S

Sens de déplacement

de l"aimant i R B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B i R N S

Sens de déplacement

de l"aimant B u (kV) t (μs) 0 0 80
40
120
160
12 -12 i (mA) t (μs) i (t 1) 0 0 t1quotesdbs_dbs17.pdfusesText_23

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1° STI Electronique ( Physique Appliquée ) Christian BISSIERES

EXERCICE 1

Pour qu"il y ait induction, il faut que :

EXERCICE 2

F qV B= Ù? ?? ??

Appliquons ensuite la loi d"Ohm

200.10

EXERCICE 3

Appliquons directement la relation

V 433 V

» m

EXERCICE 4

Les électrons ont une

Sens de déplacement

Sens réel du courant

Champ magnétique

à l"instant t = 0

Sens que veut avoir

à la masse de

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T 100.10

EXERCICE 5

EXERCICE 6

80.10 40.10

D -= = ´D -

160.10 120.10

D -= = ´D -

EXERCICE 7

W L i(t )

W 10.10

0,5 0,2

1i(t ) 10mA

1 11 1i(t ) 0 i(t )

1i(t )

1t 167 s» m

EXERCICE 8

On a :

5.10 ( 5.10 )

D -= = ´D- -

L 20mH=

0VVoie 1

10mV / div

Voie 2

Inactive

20ms / div

T = 100ms

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement

Sens de déplacement