Inscription / Connexion Nouveau Sujet
Niveau première
Partager :

champ magnétique

Posté par
-Romane-
23-03-10 à 16:03

Bonjour, pourriez vous m'aider à comprendre et à faire cet exercice? Voici l'énoncé:

On s'intéresse au champ magnétique terrestre, dont on souhaite mesurer la valeur B. La Terre se comporte comme si en son centre était placé un aimant droit.
On suspend une aiguille aimantée à un fil. Elle s'oriente progressivement  en s'inclinant vers le bas dans une direction faisant un angle =64,5° avec l'horizontale, le pôle nord de l'aiguille aimantée étant dirigée vers le bas.
1)Le nord magnétique de la Terre est il le pôle nord ou le pôle sud de l'aimant que constitue la Terre?
2)Est on situé dans l'hémisphère nord ou dans l'hémisphère sud lors de cette expérience? Justifier à l'aide d'un schéma montrant  la Terre en coupe.
3)Le champ magnétique terrestre vectB peut être décomposé en une composante horizontale vecBh et une composante verticale vectBv. Exprimer B en fonction de Bh et .
4)Pour mesurer Bh, on place une aiguille aimantée pivotant sur un axe vertical au centre d'un solénoïde, de sorte que l'aiguille soit perpendiculaire à l'axe du solénoïde lorsque celui-ci n'est parcouru par aucun courant. On établit un courant créant un champ magnétique vecBs de 5,0.10-4T dans le solénoïde et l'aiguille tourne d'un angle =68°
Déterminer la valeur de Bh, puis celle du champ magnétique terrestre B.
_______________________________________________
1)Je pense que le nord magnétique de la Terre est le pôle sud de l'aimant que constitue la Terre.
2) D'après moi on se trouve dans l'hémisphère nord mais je ne sais pas comment le justifier, encore moins avec un schéma de la Terre en coupe.
3)Concrètement je n'imagine pas, les deux vecteurs sont orthogonaux?
4)...

Merci d'avance

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 23-03-10 à 17:19

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 23-03-10 à 21:01

Bonsoir Romane,
1) ==> OK
2) Quelque chose comme le schéma joint...
3) Les deux champs magnétiques sont orthogonaux.

champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 23-03-10 à 21:16

Bonsoir, je reviens demain et j'étudierai ton schéma.
Merci de m'aider sur cet exercice

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 27-03-10 à 22:24

2)Qu'est ce que vectB? sur ton schéma
3)Orthogonaux donc il faut utiliser Pythagore?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 27-03-10 à 22:46

C'est l'induction magnétique terrestre.
L'horizontale en un point de la terre, c'est la tangente à la terre.
L'inclinaison, c'est l'angle entre l'horizontale et l'induction magnétique terrestre.

Pas Pythagore parce que tu ne connais qu'une induction magnétique (celle du solénoîde). Il faut utiliser la trigonométrie.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 28-03-10 à 12:24

Qu'entends tu par "induction"? et comment sais tu que ce vecteur est positionné comme ceci?
Je ne comprends pas "L'inclinaison, c'est l'angle entre l'horizontale et l'induction magnétique terrestre.", tu parles de l'inclinaison mesurant alpha?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 28-03-10 à 13:00

J'ai écrit "induction" parce que B ne désigne pas (ordinairement) le champ magnétique mais l'induction magnétique.
On a la relation B = 0 H dans l'air.
B est en Tesla, H en A/m et 0 = 4.10-7 .

Je sais que le vecteur est positionné comme cela parce qu'on le dit dans l'énoncé :

Citation :
Elle s'oriente progressivement  en s'inclinant vers le bas dans une direction faisant un angle = 64,5° avec l'horizontale, le pôle nord de l'aiguille aimantée étant dirigée vers le bas.

Sur le schéma, c'est un dessin de ce qui se passe à notre échelle (la ligne pointillée indique l'horizontale)).
Sur une coupe de la terre, l'horizontale, c'est la tangente. Et l'aiguille aimantée est déviée d'un angle = 64,5° (l'inclinaison) vers le bas (c'est-à-dire vers la terre).

Pour l'autre question ==> 3$tan\beta\,=\,\frac{B_s}{B_h}
3$B_h\,=\,\frac{B_s}{tan\beta}

champ magnétique

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 28-03-10 à 13:01

H étant le champ magnétique.

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 28-03-10 à 13:14

La relation B = 0H est vraie avec les vecteurs également :
\vec{B}\,=\,\mu_0\vec{H} (dans le vide et dans l'air)
Les vecteurs \vec{B} et \vec{H} sont donc colinéaires (dans les milieux isotropes et linéaires au moins).
Certains milieux (ferromagnétiques comme le fer ou l'acier) ont une perméabilité magnétique relative \mu_r très grande (\mu_r\,=\,1 pour l'air). On a alors :
\vec{B}\,=\,\mu_0\mu_r\vec{H}  (tant que le milieu reste linéaire)

Mais, pour le moment, cela se limitera à l'air...

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 28-03-10 à 13:32

Le problème est que je n'ai pas vu en cours ni l'induction ni la relation que tu énonces, je devrais donc faire l'exercice sans, est ce possible selon toi?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 28-03-10 à 16:17

Il est tout à fait possible de faire l'exercice sans la notion d'induction magnétique.
Dans l'énoncé, on dit que Bs (le "champ magnétique" du solénoïde) a pour valeur 5,0.10-4 T (c'est-à-dire tesla) mais l'unité de champ magnétique n'est pas le tesla (c'est l'unité d'induction magnétique).
Mais tu peux l'appeler "champ magnétique" pour le moment...

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 28-03-10 à 20:45

En ce qui te concerne, considère que B est le champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 30-03-10 à 21:15

Comment résoudre la question 2) dans ce cas?
B est le champ magnétique de quoi, et pourquoi est il dirigé vers le centre de la Terre?
merci

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 30-03-10 à 21:43

Citation :
B est le champ magnétique de quoi

B est le champ magnétique de n'importe quoi. A chaque fois que l'on mettra B, tu considéreras que c'est un champ magnétique. Cela peut être Bs qui est le champ magnétique du solénoîde ou BT, le champ magnétique de la terre...
Le champ magnétique terrestre n'est pas tout à fait dirigé vers le centre de la terre (sinon serait égal à 90°).
L'aiguille aimantée est dirigée vers la terre parce que l'aimant de la terre n'est pas un grand aimant qui va du pôle nord au pôle sud mais un un "petit" aimant au centre de la terre (petit par rapport à la terre). L'aiguille aimantée s'aligne sur le champ magnétique terrestre.
Pour mieux comprendre, il faut connaître les lignes de champ magnétique ("spectre" magnétique). Tu as dû voir ça en cours...

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 30-03-10 à 21:48

Spectre magnétique d'un aimant

champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 30-03-10 à 22:02

Oui on a fait l'expérience même
2)On est situé dans l'hémisphère nord car l'aiguille aimantée est attirée par le pôle Sud de l'aimant que représente le centre de la Terre donc?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 30-03-10 à 22:50

Citation :
On est situé dans l'hémisphère nord car l'aiguille aimantée est attirée par le pôle Sud de l'aimant que représente le centre de la Terre donc?

Oui...
Ci-dessous un schéma qui représente le champ magnétique terrestre.
J'ai ajouté une aiguille aimantée qui suit les lignes de champ et qui fait donc un angle avec l'horizontale.
Sur ce schéma, figure en plus la déclinaison magnétique... Je ne sais pas si tu as vu ça mais tu n'es pas obligée d'en tenir compte...

champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 31-03-10 à 14:07

La déclinaison magnétique ne me dit rien, elle est représentée par quoi sur ton schéma?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 31-03-10 à 14:31

La déclinaison magnétique est l'angle de 11°.
Le "nord magnétique" (qui est le sud magnétique, en fait) n'est pas exactement au même endroit que le "nord géographique".
Il y a un certain angle entre les deux. Cet angle n'est pas constant au cours du temps.
Mais tu n'as pas à en tenir compte pour l'exercice...

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 31-03-10 à 14:45

Dac. Donc pour la question 2)je fais un schéma comme le tien où je tiens pas compte de l'inclinaison magnétique.
Question 3)
En fait, l'angle alpha "dépasse de la Terre" sur le dessin puisque c'est l'angle entre l'horizontale et le vecteurB. Je n'ai pas bien compris, l'horizontale c'est la tangente à la Terre, mais en quel point? Mon schéma est juste?

champ magnétique

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 31-03-10 à 20:14

Citation :
où je tiens pas compte de l'inclinaison magnétique

...de la déclinaison magnétique.
L'inclinaison magnétique est l'angle (=64,5°) de l'énoncé.
Le schéma est juste.
L'horizontale, c'est la tangente à la Terre en n'importe point de la Terre. L'horizontale change avec le point où on se trouve.
Il faut se placer en un point où l'angle est de l'ordre de 64,5° c'est-à-dire à notre latitude (donc aux environs de 45° de latitude nord, ça va...). Donc ton schéma est bon.  

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 01-04-10 à 19:57

Exprimer B en fonction de Bh et alpha.
Il faut utiliser de la trigonométrie mais on est pas dans un triangle rectangle Pourtant tu sembles avoir trouvé quand même..

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 01-04-10 à 20:17

Le triangle est rectangle parce que Bh et Br (composante de B suivant le rayon de la terre) sont perpendiculaires parce que la tangente est perpendiculaire au rayon.

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 01-04-10 à 20:18

Tu ne l'as pas appelée Br mais Bv sur ton schéma.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 03-04-10 à 20:32

Oui mais c'est Bh et Bv qui sont perpendiculaires sauf qu'on doit écrire B en fonction de Bh et alpha mais B est "à l'interieur du triangle"

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 03-04-10 à 21:12

On a donc :
3$cos\alpha\,=\,\frac{B_h}{B}\,\Rightarrow\,B\,=\,\frac{B_h}{cos\alpha}

champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 04-04-10 à 10:53

Dac

4)J'ai fais un schéma mais on se trouve dans un solénoïde alors quel rapport avec Bh et B?

champ magnétique

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 04-04-10 à 15:39

Sans courant dans le solénoïde (pas de champ magnétique Bs), l'aiguille aimantée s'oriente selon Bh et l'axe du solénoïde est disposé perpendiculairement à cette direction.
Lorsque le courant passe (champ magnétique Bs), on a un champ résultant (somme vectorielle de Bh et Bs) sur lequel s'aligne l'aiguille aimantée en déviant d'un angle = 68° par rapport à sa position initiale.
On a :   3$tan\beta\,=\,\frac{B_s}{B_h}\,\Rightarrow\,B_h\,=\,\frac{B_s}{tan\beta}

champ magnétique

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 04-04-10 à 15:53

Donc la valeur de Bh est Bs/tan, doit on donner une valeur ou une expression par contre?
Ensuite on nous demande la valeur de B(ou l'expression?), et on a vu que B=Bh/cos
Peut on dire que B=Bh/cos?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 04-04-10 à 18:36

Citation :
Donc la valeur de Bh est Bs/tan, doit on donner une valeur ou une expression par contre?

Il faut donner l'expression puis faire  le calcul pour obtenir la valeur numérique.
Citation :
Peut on dire que B=Bh/cos?

Non.
3$B_h\,=\,\frac{B_s}{tan\beta}
3$B\,=\,\frac{B_h}{cos\alpha}
Donc on peut écrire :
3$B\,=\,\frac{\frac{B_s}{tan\beta}}{cos\alpha}\,=\,\frac{B_s}{tan\beta\,cos\alpha}
Pour B, même chose que pour Bh, expression puis valeur...

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 04-04-10 à 20:25

Je trouve B= 2,5.10-3 T
Bh=B*cos= -2,4 T
Trouves tu la même chose?
Que veut dire le signe négatif?

PS: si tu as le temps et l'envie j'ai posté un autre exercice nommé "magnétisme"
Merci  
                        

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 04-04-10 à 22:45


3$B_h\,=\,\frac{B_s}{tan\beta}\,=\,\frac{5,0.10^{-4}}{tan(68)}
3$B_h\,=\,2,0.10^{-4} T

3$B\,=\,\frac{B_h}{cos\alpha}\,=\,\frac{2,0.10^{-4}}{cos(64,5)}
3$B\,=\,4,7.10^{-4} T

Comment as-tu fait pour trouver un signe - ?

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 04-04-10 à 22:46

Ok pour l'autre exercice... J'irai voir mais pas ce soir.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 04-04-10 à 22:47

J'étudie ton message de  22:45.
A demain Marc

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 05-04-10 à 12:10

Donc, plus on augmente en latitude (c'est-à-dire quand on se dirige vers les pôles), plus la composante "utile" du champ magnétique terrestre (==> Bh) est petite.
Au pôle nord ou au pôle sud (magnétique), le champ magnétique est perpendiculaire au sol donc Bh = 0.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 05-04-10 à 14:37

Ma calculette a su subir des modifications...
Sinon, comment sais tu que le courant va dans le même sens que vectBs?

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 05-04-10 à 14:58

Et autre dernière chose, dans ton  dessin de 22:50, es tu sûr du sens de l'aimant rouge et blanc au milieu, car dans un de mes livres, il est inversé..

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 05-04-10 à 16:18

Citation :
Sinon, comment sais tu que le courant va dans le même sens que vectBs?

Purement arbitraire... Je n'étais pas obligé de mettre le courant. On suppose que le solénoïde est enroulé de telle façon que le champ a cette direction avec ce courant.
Mais le champ peut très bien être en sens inverse et le problème se résout aussi...
Citation :
es tu sûr du sens de l'aimant rouge et blanc au milieu, car dans un de mes livres, il est inversé..

Qu'est-ce qui est inversé ? Le rouge et le blanc ou le nord et le sud ?
Ce qui est certain, c'est que le pôle sud de l'aimant terrestre est du côté du pôle nord géographique.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 05-04-10 à 16:54

Le pôle nord et le pôle sud de l'aimant est inversé.

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 05-04-10 à 17:02

Ce qui est certain, c'est que le pôle sud de l'aimant terrestre est du côté du pôle nord géographique.
Si un de tes livres dit le contraire, c'est qu'il y a une erreur...
On appelle "pôle nord" le pôle de l'aimant qui s'oriente vers le nord géographique. C'est forcément le pôle sud de l'aimant terrestre.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 05-04-10 à 17:26

Alors il y a une erreur

Posté par
Marc35
re : champ magnétique 05-04-10 à 19:21

ça arrive...
Tu as écrit toi-même :

Citation :
1)Je pense que le nord magnétique de la Terre est le pôle sud de l'aimant que constitue la Terre.

Posté par
-Romane-
re : champ magnétique 05-04-10 à 19:35

Yes



Mentions légales - Retrouvez cette page sur l'île de la physique - chimie
© digiSchool 2024

Vous devez être membre accéder à ce service...

Pas encore inscrit ?

1 compte par personne, multi-compte interdit !

Ou identifiez-vous :


Rester sur la page

Inscription gratuite

Fiches en rapport

parmi 237 fiches de physique

Désolé, votre version d'Internet Explorer est plus que périmée ! Merci de le mettre à jour ou de télécharger Firefox ou Google Chrome pour utiliser le site. Votre ordinateur vous remerciera !