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Niveau école ingénieur
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Exercice Electricité

Posté par
altaiir8
05-12-14 à 22:17

Bonsoir,

J'ai un asser gros problème avec mon module d'électricité, j'ai du mal avec le cours du coup je bloque sur casi tout les exercice que j'essaye de faire ... je pense que je vais pas mal vous embêter :/

Par exemple il y'a cette exercice ou je ne sais même pas comment démarrer :

Une Spire rectangulaire est placée dans une région de l'espace ou règne un champ magnétique B perpendiculaire au plan xOy, de module B=a/x ou a est une constante.

1- Calculer la fém induite dans la spire si on la déplace avec une vitesse v constante dans le sens des x >0
déterminer le sens du courant induit.

2- Même question pour un déplacement dans le sens des y<0

Merci

Ps : si par la même occasion vous pouviez m'expliquer ce qu'est le module exactement ... merci

Posté par
TheBartov
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 09:21

Hello ! As tu vu la formule du calcul de la fém sur un circuit fermé C (orienté) ? Fem=\oint_C(\vec{E}+\vec{v}_C\wedge\vec{B})\cdot d\vec{\ell}

Ici on suppose E=0. Ainsi, si \vec{v}=v \vec{e}_x, on peut décomposer la spire en 4 segments : C=AB BC CD DA. Soient AB et CD sur l'axe Ox.

fem=\oint_C \vec{v}\wedge\vec{B}d\vec{\ell}=\int_A^B\dfrac{va}{x}dx+\int_C^D\dfrac{-va}{x}(-dx)=2va \int_A^B\dfrac{dx}{x}

Si AB=L, on a :

fem=2va\ln\dfrac{x_B}{x_A}

Je te laisse cependant vérifier ton cours, parce que mes cours sur la fem commencent à remonter x)

Posté par
altaiir8
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 11:43

Merci pour ta réponse, non je n'ai jamais vu cette formule, la seul formule qui ressemble un peu à celle là présente dans le cours est une formule de force F, sinon pour la fém on a e = -d(champ)/dt = -ldi/dt  

Je n'ai pas très bien compris comment fonctionne ta formule, pourrai tu me l'expliquer stp ?

Posté par
prbebo
Exercice Electricité 06-12-14 à 11:51

Bonjour à tous les deux,

j'en profite pour répondre à la question la plus simple : le module d'une grandeur vectorielle, c'est sa norme tout simplement. En math, on dit également sa longueur ; en physique on parle plutôt d'intensité (intensité d'une force, d'un champ électrique etc...).

Pour le calcul de la fem : le calcul de TheBartov me semble bon (pas le temps de vérifier avant ce soir), on peut le retrouver d'une autre manière, plus simple à mon avis : il s'agit de calculer le flux de B à travers la spire, puis sa dérivée d/dt et d'écrire e = - d/dt.
Pour le calcul de : il faut décomposer le rectangle ABCD en bandes de largeur dx, écrire d(x) = B(x).ldx (l = largeur du rectangle, donc BC) et sommer de xA à xB ce qui va donner le terme en Log(xB/xA). Sachant que A et B se déplacent à la vitesse v, on peut exprimer en fontcion de t et obtenir d/dt. Là encore je ferai le calcul ce soir si nécessaire.

Sens du courant induit : diminue si x augmente (car la norme de B diminue avec x), donc la loi de Lenz dit que le courant induit est tel qu'il s'oppose à cette diminution, en créant un vecteur Binduit de même sens que le vecteur B dans lequel le circuit est plongé. Dans ce cas de figure le courant induit tourne donc dans le sens ABCDA.

A moi aussi, les souvenirs sur l'induction magnétique commencent à remonter ! A tout à l'heure sans doute.

Posté par
prbebo
Exercice Electricité 06-12-14 à 11:54

e = -d(champ)/dt  n'est sûrement pas dans ton cours... j'espère que TheBartov aura le temps de t'expliquer, sinon pour moi c'est ce soir.  BB.

Posté par
altaiir8
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 12:21

En effet ce n'est pas -d(champ)/dt petite erreur de ma part ^^ c'est bien le flux dont il est question comme tu la dis mais honnêtement je n'ai vraiment pas compris grand chose dont ce cours après lecture, notre prof nous a juste donner un pdf et en cours elle se contente de réécrire ce qu'il y'a dans le pdf sans vraiment donner d'explication, je pense que je vais beaucoup vous embêter a ce niveau là, je m'en excuse d'avance

Posté par
prbebo
Exercice Electricité 06-12-14 à 13:48

Bah, tu ne m'embêtes pas, au contraire ! Si c'était le cas je ne prendrais pas la peine de te répondre. Je regrette simplement que ton post tombe à un mauvais moment pour moi, car je suis booké pour tout le week-end : juste le temps de jeter un petit coup d'oeil sur ma messagerie.
Cet exercice n'est pas difficile, mais il faut quand même connaître et avoir compris les notions données dans le cours et les phénomènes physiques qui s'y rattachent. Eventuellement tu peux m'envoyer le pdf dont tu parles sur ma messagerie (elle se trouve dans mon profil, clique sur le personnage à gauche de mon pseudo). Je verrai mieux ainsi ce que ta prof a dit... et n'a pas dit.

J'ai aussi en vue un correcteur du forum qui pourra sûrement t'aider car il est très efficace (picard, si tu m'entends...). Je vais essayer de le contacter.

A+.  BB.

Posté par
TheBartov
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 13:49

En fait, la force électromotrice vient de la force électromagnétique (ie force de Lorentz généralisée) qui est F=q(E+vB). Et pour calculer la fém sur un circuit fermé (et orienté), on calcule simplement : fém=(F/q)dl, où dl est le vecteur infinitésimal de déplacement le long de , tel que dl=longueur du circuit. Or si on observe bien la formule de la fém, on remarque que si on sépare les deux termes, on a Edl et vBdl. D'après le théorème de stockes, le premier terme nous donne :

Edl=S()rot EdS=S()-(B/t) dS=-tB

B est le flux de champ magnétique qui traverse la surface S() : surface entourée par ton circuit . Donc de façon générale :

fém=-\frac{\partial \Phi_B}{\partial t} (on peut montrer que le flux se réécrit comme le produit du courant induit i, et de l'induction L : fem=-L di/dt). Dans notre cas, on doit calculer le flux de B à travers une surface [x_A,x_B]_x\times[y_A,y_D]_y (fait un dessin d'un rectangle ABCD pour comprendre cette notation) :

\Phi_B=\int_x\int_y \frac{a}{x} dx dy=

\Phi_B=a\int_ydy\int_x\frac{dx}{x}=ha\ln\frac{x_B}{x_A}
où h=ydy.

Ainsi fem =-\frac{d\Phi_B}{dt}=-ha\times\partial_t(x)\times\partial_x(\ln x_B-\ln x_A)=-hav\times(1/x_B-1/x_A).


Note : ce matin je me suis trompé, j'ai oublié de faire le produit vectoriel : vB=-vBey. Donc :

fem=-\int_B^C\dfrac{av}{x_B}dy+\int_D^A\dfrac{av}{x_A}dy
 \\ =-hav(\frac{1}{x_B}-\frac{1}{x_A})

Posté par
prbebo
Exercice Electricité 06-12-14 à 13:56

Bonjour TheBartov !

Je vois que tu es sur l'antenne et ça m'arrange bien ! Du coup je vais laisser tranquille le correcteur dont je parlais. Je te laisse avec altaiir8. Il me semble que pour lui (ou elle) la solution la plus simple est sans doute l'approche globale (dérivée du flux de B) plutôt que les équations locales (circulation du champ électromoteur). Mais à toi de voir.  BB.

Posté par
TheBartov
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 15:09

Bonjour à toi BB.

Altair 8, as tu compris ?

Posté par
altaiir8
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 15:23

Merci a vous deux pour votre aide !

Je n'ai pas très compris ce que tu as fais TheBatrov, que signifie le y juste après l'intégral ? et je n'ai pas compris grand chose a la 4eme ligne :/

Je dois avouer que j'ai plus de difficulté avec le module d'électricité qu'avec le module d'Analyse ... même si c'est le cas pour la majorité des élèves je dois dire que sa m'inquiète je n'avais jamais eu autant de problème en physique quand jetait en terminal

Prbebo je t'ai envoyer le cours sur ton mail, je ne sais pas si c'est lui qui n'est pas asser complet ou si la faute viens de moi mais je n'ai vraiment pas la majorité surtout les parties ou il y'a des formules avec intégral

Si par la même occasion vous auriez un cours que vous jugez complet, je suis preneur ^^

Merci encore.

Posté par
TheBartov
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 15:27

Envoie moi un mail, je te scanne mon calcul avec les dessins qu'il faut. Ce sera plus simple !

Posté par
altaiir8
re : Exercice Electricité 06-12-14 à 15:41

Sa marche



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