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Niveau première
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Bobines de Helmholtz

Posté par
flatlander
27-05-10 à 20:55

Bonjour, j'aurai besoin de l'aide de personnes pour cet exercice sur les champs magnétiques en 1èreS. Il s'agit juste de me dire si j'ai juste ou pas. Merci d'avance :

Les bobines de Helmholtz sont 2 bobines identiques, comportant chacune N spires. Ces spires sont séparées d'une distance égale à leur rayon R et parcourues par un courant de même intensité I et de même sens.
Au voisinage du centre de symétrie O de ce dispositif, le chamo magnétique est uniforme et sa valeur est : Bo = k.N.I.R avec k= 9,0x10^-7 T.m.A^-1

On introduit une aiguille aimantée en O, située sur l'axe (x'x) horizontal des bobines. En l'absence de courant, l'aiguille prend la direction D horizontale Sud-Nord imposée par le champ magnétique terrestre. La bobine est positionnée pour que l'axe (x'x) soit perpendiculaire à D.

Lorsque le courant circule dans les bobines, l'aiguille subit aussi l'action du champ magnétique \vec{Bo} créé par celle-ci. Elle tourne et prend une nouvelle direction faisant un angle alpha avec (x'x) de 20°.
Chaque bobine comporte N=500 spires et a un rayon R=15cm. La valeur de la coordonnée horizontale du camp magnétique terrestre est Bh=20 microTesla.

a/ Représenter la situation vue de dessus

On représente les 2 bobines, l'angle de 20° par rapport à (x'x), I qui va de droite à gauche dans les bobines (règle du tire-bouchon), \vec{B} de haut en bas, \vec{Bo} à la verticale et \vec{Bh} à l'horizontale.

b/ Déterminer la valeur de Bo et celle de I

Par trigonométrie, avec tan(20°) = Bo/Bh, je trouve Bo=4,5x10^-5 T
Pour le calcul de I, on applique tout simplement la relation Bo=kNIR, avec I comme inconnue. Je trouve I= 0,6 A.

c/ On inverse le sens du courant sans changer I. Que fait l'aiguille aimantée.

Le champ magnétique est inversé. L'aiguille aimantée décrit donc désormais un angle de -20° par rapport à (x'x).

d/ On remplace l'aiguille sur pivot par une sur un étrier. Quelle différence observe t-on ?

L'une bouge et l'autre pas.

Voilà ! Quelqu'un pourrait me dire si ceci est juste. Merci beaucoup

Posté par
Marc35
re : Bobines de Helmholtz 27-05-10 à 21:10

Bonsoir,
Je ne trouve pas la même valeur pour B0.

Posté par
flatlander
re : Bobines de Helmholtz 27-05-10 à 22:10

En effet. J'ai fait une petite erreur :

Bo = 5,5x10^-5 T puisque Bo = tan 20 / Bh

ça change I du coup...

Posté par
Marc35
re : Bobines de Helmholtz 27-05-10 à 22:23

Pour moi, si tan(20°) = B0 / Bh, on a :
B0 = Bh x tan(20°) = 20.10-6.tan(20°) = 7.3.10-6 T



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