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version 1 0 page 1/6 EXERCICES DE MAGNETISME ENONCES Exercice 1 : Champ magnétique terrestre Un solénoïde comportant N = 1000 spires jointives  

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IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère version 1.0 page 1/6

EXERCICES DE MAGNETISME

E

NONCES

Exercice 1

: Champ magnétique terrestre Un solénoïde comportant N = 1000 spires jointives a pour longueur L = 80 cm.

Il est parcouru par un courant d"intensité I.

a) Faire un schéma sur lequel vous représenterez : - le spectre magnétique du solénoïde - les faces Nord et Sud - le vecteur champ magnétique au centre du solénoïde

On suppose le solénoïde suffisamment long pour être assimilable à un solénoïde de longueur

infinie. b) Quelle est l"expression de l"intensité du champ magnétique au centre du solénoïde ?

A.N. Calculer B si I = 20 mA.

L"axe du solénoïde est placé perpendiculairement au plan du méridien magnétique. Au centre

du solénoïde on place une petite boussole mobile autour d"un axe vertical. c) Quelle est l"orientation de la boussole pour I = 0 ? Quand le courant d"intensité I = 20 mA parcourt le solénoïde, la boussole tourne d"un angle a = 57,5°.

En déduire l"intensité B

h de la composante horizontale du champ magnétique terrestre.

Exercice 2

: Champ magnétique crée par une spire

En utilisant la formule de Biot et Savart, déterminer les caractéristiques du champ magnétique

crée au centre d"une bobine plate de N spires, de rayon R et parcourue par un courant I. Application numérique : R = 5 cm, N = 100 et I = 100 mA. Exercice 3 : Champ magnétique crée par un câble

On considère un câble de rayon R, de longueur infinie, parcouru par un courant d"intensité I

uniformément réparti dans la section du conducteur.

A l"aide du théorème d"Ampère, déterminer l"intensité du champ magnétique en un point situé

à la distance r de l"axe du câble.

Tracer la courbe B(r).

Exercice 4 : Champ magnétique crée par un câble coaxial On considère un câble coaxial infini cylindrique de rayons R 1, R2 et R 3. Le courant d"intensité totale I passe dans un sens dans le conducteur intérieur et revient dans l"autre sens par le conducteur extérieur. -I+I R1R2 R3 IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère version 1.0 page 2/6

Calculer le champ magnétique en tout point.

Tracer la courbe B(r).

Exercice 5 : Principe du moteur à courant continu

A l"instant t = 0, on ferme l"interrupteur.

a) Calculer I

0, le courant circulant dans le circuit à

l"instant t = 0. Déterminer les caractéristiques de la force magnétique s"appliquant sur la barre AB. Sous l"effet de la force magnétique, la barre est mise en mouvement. A l"instant t, elle se déplace à la vitesse v. b) Déterminer les caractéristiques de la fem induite. En déduire le courant I dans le circuit ainsi que le courant induit i. En fin d"accélération, la barre atteint une vitesse limite v max. c) Que vaut alors F ? (en suppose qu"il n"y a pas de frottement).

En déduire I, i et v

max.

A.N. E = 6 V, r = 1 W, B

ext = 1,5 T et L = 20 cm.

Exercice 6

: Inductance d"un solénoïde Déterminer l"expression de l"inductance L d"un solénoïde.

A.N. N = 1000 spires ;

l = 80 cm ; S = 36 cm² Le solénoïde est traversé par un courant de 0,5 A. Quelle est l"énergie emmagasinée par le solénoïde ? E, r KI extB A B L IUT de Nancy-Brabois Fabrice Sincère version 1.0 page 3/6 O dB B r ldI

57,5°

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