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les rails de Laplace (exercice)
Bonjour, je dois faire un exercice mais je n'arrive pas à le resoudre.
Aprés avoir fait plusieurs reecherches sur le web, j'ai vu que d'autres personnes avaient eu un exercice sur les rails de laplace mais ce n'était jamais le même sujet ou quelqu chose qui tourne autour.
Le voici :
Le shéma représente, en vue de dessus, l'experience des rails de laplace.
Le générateur a une f.é.m E= 6,0 V et une resistance interne R=0,30 Ohm. La barre mobile MN de resistance négligeable, ferme le circuit entre les deux rails. Elle est placée dans l'entrefer d'un aimant en U (de largeur d=40mm) centreé sur la barre où regne un champ magnétique uniforme de valeur B=0;10 T.
1. Comment doit on placer l'aimant en U pour obtenir le champ magnetique tel qu'il est representé sur la figure ?
2.a. Déterminer le sens du courant dans le circuit et la valeur I de l'intensité.
.b. Quelles sont les caractéristiques de la force de laplace qui s'exerce sur la barre ?
3. Cette barre est reliée à un ressort d'axe horizontal, parallele aux rails et fixé au centre de la barre. La force de laplace provoque un allongement delta l du ressort.
.a. Shématiser le nouveau dispositif
.b. Sachant que l'allongement du ressort est delta l = 2,0 cm et que sa raideur est k = 0,50 N/m, retrouver la valeur B du champ magnetique créé par l'aimant.
Mes réponses :
1. je vois pas du tout, maiss je pense que l'on peut trouver avec B.
2.a le sens du courant, on peut le trouver avec la regle de la main droite ? Quand à sa valeur, je sais juste que U= E+rI
.b.comment ça les caractéristiques ?
3. pour le 3, je sais que un ressort allongé de delta l exerce une force de traction telle que F = k. delat l avec k étant la constante de raideur du ressort.
Je sais que je n'ai pas dit grand chose mais justement, c'est parce que j'ai du mal. merci d'avance !
édit Océane : image placée sur le serveur de l'
Bonjour,
Question 1 : La direction du champ magnétique sur le dessin est représentée par le symbole qui signifie que le champ se dirige du bas vers le haut, de la feuille de papier vers toi. Le contraire, du haut vers le bas ou de toi vers la feuille de papier aurait été symbolisé par
.
La question te demande comment il faut placer les pôles Nord et Sud de l'aimant pour obtenir cette direction du champ.
Question 2a : Tu connais par la flèche verte la polarité du générateur. Quel est le sens du courant ?
Tu connais la force électromotrice et la résistance totale du circuit électrique, quelle est l'intensité du courant ?
Question 2b : Les caractéristiques de la force de Laplace (comme pour toute force) :
. point d'application
. direction
. sens
. intensité (ou "norme" ou "valeur"...)
Question 3a : étant donné le sens de la force de Laplace, où faut-il placer le ressort : à droite ou à gauche ?
Question 3b : ce que tu écris est correct. Donc tu vas connaître l'intensité de la force qu'exerce à l'équilibre le ressort : elle est égale et opposée à la force de Laplace. Ceci te permettra de connaître l'intensité du champ magnétique (en utilisant la relation trouvée à la question 2b)
1. dans un aimant en U, B va du nord au sud ddonc il faut mettre l'aimant "à cheval" donc le nord est sur le dessus et le sud est en dessous.
2.a le courant va dans le sens de E ?
sur U= E+rI on connait r, U on cherche I mais on a pas U.
Tu as un problème avec le sens des champs... 
A l'extérieur de l'aimant le champ est orienté du pôle Nord (sortie) vers le pôle Sud (entrée) : ici le champ va du bas vers le haut puisque le dessin est une vue de dessus et que le symbole est
Donc... où se trouve le pôle Nord de l'aimant ?
Ah oui exact il est en dessous et le pole sud est au dessus.
2.a le courant va dans le sens de E ?
sur U= E+rI on connait r, U on cherche I mais on a pas U.
On considère que la source est en court-circuit, la résistance du circuit extérieur est nulle. Donc U = 0
E - RI = U = 0
I = E / R
le sens est bien celui de la fleche caractérisant E ?
Donc I= 20 A => c'est énorme !
2.b F est perpendiculaire à B, va vers la droite c'est cela ?
Oui, un générateur en court-circuit ça chauffe... il vaut mieux ne pas faire durer l'expérience !
Décidément... mais je sais que tu es de bonne foi ! Moi je trouve que la barre va se délacer vers la gauche...
Revois tes règles pour les sens des actions de ce chapitre !
Je m'absente environ une demi-heure ; tu peux finir ; je corrigerai (ou J-P peut-être)
Je viens de voir dans mon cours, il y a pouce:I; index:B; majeur:F; et dans le livre, il y a :
Majeur comme champ Magnétique
Index comme Intensité
Pouce comme Poussée
Question 2b : Les caractéristiques de la force de Laplace (comme pour toute force) :
. point d'application : celui de B
. direction : ???
. sens : ???
. intensité (ou "norme" ou "valeur"...) : F = I.L.B.sin alpha
F = 20*0.04*0.10*sin90
= 0.08 N
3.a
IMG]http://img267.imageshack.us/img267/4692/sanstitre4gh6.png[/IMG
b. F = k.delta l = 0.50*0.02 = 0.01 N
F = I.L.B.sin alpha
0.01 = 20*0.04*B*sin90
B = 0.01/20*0.04*sin90 = 0.125 T
Question 2b : Les caractéristiques de la force de Laplace (comme pour toute force) :
. point d'application : celui de B
. direction : ???
. sens : ???
. intensité (ou "norme" ou "valeur"...) : F = I.L.B.sin alpha
F = 20*0.04*0.10*sin90
= 0.08 N
3.a
b. F = k.delta l = 0.50*0.02 = 0.01 N
F = I.L.B.sin alpha
0.01 = 20*0.04*B*sin90
B = 0.01/20*0.04*sin90 = 0.125 T
Nous sommes d'accord... pour la main droite
Donc :
. majeur vers le haut
. index vers toi
. le pouce est dirigé vers la gauche...
Point d'application : le milieu du conducteur mobile MN
Direction : une parallèle aux rails
Sens : de la droite vers la gauche (vers le générateur)
Intensité : B.I.l.sin(
) = 0,1 . 20 . 0,04 . sin(90°) = 0,08 N
(tu comprends pourquoi on fait passer 20 ampères !)
Oui pour le dessin, très bien.
F = k . 
l = 0,5 . 0,02 = 0,01 N
Il y a un problème... on devrait (aux erreurs éventuelles de mesure près) retrouver la même valeur, pas 8 fois moins !
B = F / (I.l.sin()) = 0,01 / (20. 0,04 . 1) = 0,012 5 T
Peux-tu vérifier très soigneusement ton énoncé ?
La valeur du champ est bien 0,10 T ?
Il n'y a pas de résistance électrique additionnelle dans le circuit ?
Les données pour le ressort et son allongement sont correctes ?
Le sens de I dans la branche du généréteur et de R, c'est le sens de la flèche verte, le sens de E
Mais le sens de I dans la branche qui est le conducteur mobile, c'est le contraire, c'est-à-dire de M vers N
C'est un circuit électrique...
La valeur du champ est bien 0,10 T ?
champ magnétique uniforme de valeur B=0.10 T
Il n'y a pas de résistance électrique additionnelle dans le circuit ?
Non je crois pas.
Les données pour le ressort et son allongement sont correctes ?
delta l = 2.0 cm
k = 0.50 N/m
Pourquoi ces questions, il y a un probleme ? les deux champs devraient etre egaux ?
retrouver la valeur B du champ magnétique créé par l'aimant
retrouver ...
Oui, les deux valeurs devraient être égales... il y a une force électrique et une force égale et opposée qui est exercée par le ressort...
Je ne sais pas quoi te dire...
Moi je le ferais ; en écrivant bien que je suis étonné car je ne retrouve pas la valeur de la force et donc je ne retrouve pas non plus la valeur du champ.
Pas d'après ce que je lis...
Tu as écrit dans l'énoncé : B = 0,10 T
Si on trouve à la fin B = 0,012 5 T, c'est 8 fois plus petit, comme la force qui est 8 fois plus petite !
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