Bonjour à tous, je travail sur un exercice d'induction électromagnétique qui me pose problème..
Dans le vide, un conducteur rectiligne d'axe zz' infiniment long est parcouru par un courant d'intensité i1. Un cadre rectangulaire conducteur ABCD de longeur L=AB=CD, de largeur l=BC=AD est placé dans un plan contenant l'axe zz'. Le cadre ABCD est considéré comme purement résistif, de resistance R. Le côté AB, parallele à l'axe et (<= de est) situé à la distance d de la ligne de courant, comporte un interrupteur (K), de dimension négligeables, susceptible de fermer ou d'ouvrir le circuit au niveau de deux points P et Q très rapprochés (figure 3). Les conducteurs sont des fils cylindriques, de diamètre négligeable.
1. Flux du vecteur champ magnétique
a) L'espace est rapporté en coordonnées cylindriques à un repere de base (er,e,ez). Etablir l'expression vectorielle du champ magnétique B1(M) crée par le courant d'intensité i1 en tout point M de l'espace situé à une distance r, non nulle, du conducteur filiforme.
=> Soit un point M quelconque, après étude vecteur B dépend que de r et est porté par z non ?
=> Loi de biot savart non ?
b) Préciser à l'aide d'un schéma, l'allure des lignes de champ magnétique.
=> je ne vois pas d'où part le champ et donc comment faire les lignes
c) Déterminer le flux du vecteur B(M) à travers le cadre rectangulaire ABCD
=> On calcule le flux, ça je sais faire
II. Force électromotrice et courant induit.
On étudit le dispositif précédent dans diverses situations.
1)PREMIER CAS: Le cadre est immobile, l'interrupteur K est fermé et le courant i1=I1 est constant et positif.
a) Existe-t-il une f.e.m (force électromotrice) e induite dans le cadre ? Si oui l'exprimer en fonction des données de l'énoncé.
=> Oui il existe une f.e.m e on la détermine à l'aide de la loi de faraday non ? mais dphi s'exprime comment ?
2)DEUXIEME CAS: le cadre est immobile et le courant d'intensité i1 varie au cours du temps t, selon la loi i1(t)=a.t+b.
a) L'interrupteur est fermé (figure 4). Recopier le dessin de la figure 4 en précisant le sens de la circulation du courant induit dans le cadre.
=> le courant va de la droite vers la gauche, soit dans le sens des aiguilles d'une montre non ?
b) Justifier le sens de circulation.
=> Comment justifier...
c) Exprimer, en fonction des données de l'énoncé, l'intensité i2 de ce courant induit.
=> Partir de la loi de faraday non ?
d) L'interrupteur (K) est maintenant ouvert. Déterminer en fonction des données de l'énoncé, la différence de potentiel Vp-Vq existant entre les points P et Q.
=> Je part de quel formule ?
J'aimerai un peu d'aide de votre part, de vos suggestions, de vos idées, pour aider à avancer dans ce grand chapitre qui n'en fini plus, l'induction electromagnétique .
Merci cordialement de toute aide...
1. a) Tout plan contenant la ligne de courant est un plan de symétrie. Le champ est donc nécessairement orthogonal à ces plans . On en déduit que
est porté par
.
Biot et Savart, oui en général mais ici il est plus simple d'appliquer le théorème d'Ampère sur un contour bien choisi pour obtenir presque directement l'expression de .
b) Le champ étant en tout point colinéaire à , il "tourne" autour du fil. Fais un schéma pour en déduire la forme des lignes de champ.
c) Ça tu sais faire.
Concernant la loi de faraday, est le flux du champ magnétique à travers le cadre que tu calcules à la question 1. c)
Il ne te reste qu'à dériver cette expression par rapport au temps.
Merci beaucoup pour tes précisions.. Je note et je corrige. Je corrige surtout mon expression du champ qui était fausse ..
Vous auriez une idée pour la suite ? s'il vous plait.
Pour la suite, appliquer la loi de Faraday suffit, comme tu avais l'intention de le faire.
La connaissance du flux à travers le cadre te donnera toute les réponses dont tu à besoin (valeur de l'éventuelle force électromotrice (), valeur du courant induit (
) et sens de ce courant).
Il ne reste plus qu'à calculer!
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