| CAPES Externe de physique et chimie |
Montage de
physique |
David Guénée - http://membres.lycos.fr/guenee |
Montage n°
17
Expériences portant sur le champ magnétique;
applications..
| Problématique,
fil directeur On peut essayer de faire ressortir le lien très fort existant entre courants et champs magnétiques (qui crée quoi ? dans quelles conditions ? quelles applications ? etc...) Plan Introduction Historique (aimants naturels, boussoles, ...). Annonce du plan: 1°) mettre en évidence le champ magnétique; 2°) le mesurer; 3°) les applications. Les applications ne seront pas traitées dans une partie distincte mais abordées dans le prolongement de l'étude de la propriété concernée. 1. Mise en évidence du champ magnétique 1.1. Détection d'un champ magnétique Présentation de la boussole. Constatation: elle est orientée. On approche un aimant (objet qui a la propriété d'attirer d'autres aimants ou certains corps comme de petits clous ou de la limaille). La boussole s'oriente différemment et son orientation dépend du pôle de l'aimant que l'on présente. Plusieurs choses à dire: - mise en évidence du champ magnétique terrestre (application); - en présence d'un aimant, le champ terrestre peut être négligé; - l'orientation de la boussole dépend du pôle présenté. Que se passe-t-il avec deux boussoles placées côte à côte ? ==> elles s'orientent l'une suivant l'autre: ce sont aussi de petits aimants. 1.2. Expérience d'Oerstedt (intérêt historique) On approche la boussole d'un fil parcouru par un courant d'intensité et/ou de sens variable. Observations. Le courant peut créer un champ magnétique, tout comme un aimant. 1.3. Mise en évidence des lignes de champ (au rétroprojecteur, avec limaille de fer) On introduit cette manipulation en présentant l'analogie entre les grains de limaille de fer et le barreau d'une boussole. Cette expérience doit permettre d'introduire la notion de ligne de champ. On vérifie que la boussole s'oriente suivant les lignes de champ. Qui plus est, celles-ci sont orientées (sens du champ B, pôle Nord, pôle Sud, etc...). 1.3.1. d'un aimant 1.3.2. d'un fil parcouru par un courant 2. Etude expérimentale d'un solénoïde 2.1. Spectre magnétique d'un solénoïde (toujours au rétroprojecteur) On présente et on définit le solénoïde et puis on réutilise la manip précédente, ça fait un 3e exemple à traiter et la transition est faite. 2.2. Mesure du champ magnétique à l'aide d'une sonde à effet Hall: étude quantitative Le but du jeu est ici d'étudier: direction et sens du champ (ça a été fait dans le paragraphe 2.1. avec la limaille et/ou la boussole), le champ au centre, le champ sur l'axe et le champ hors de l'axe. On cherchera à retrouver la relation entre B, N et I. L'utilisation d'une acquisition informatique paraît judicieuse, de même que l'utilisation d'un tableur/grapheur pour le traitement des mesures et l'étude de la relation cherchée. 2.3. Electroaimant (application) Eventuellement, s'il y a le temps. 3. Forces de Laplace; applications 3.1. Conducteur pendule ou Rails de Laplace ou Roue de Barlow 3.2. Haut-parleur 3.3. Déviation d'un faisceau d'électrons par un champ magnétique Dispositif Leybold. Application au téléviseur (bobines déflectrices). Conclusion 1°) sur le lien courant-champ magnétique; 2°) sur les applications. Elargissement. |
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Bibliographie - Quaranta (éd. Pierron), tome Electricité; articles Magnétostatique, Boussole, Champ magnétique (mesure du), etc... |
