Exercices issus de www.ac-nantes.fr/pha : 1 et 2 d1f3-i1e, 2 à 6 d1f3-i2e

Exercice 1:

Recherche de la f.e.m induite:

Quel appareil de mesure utilise-t-on ?
Choisir un sens + arbitairement sur la bobine .
Flécher la tension que l'on étudie .
Indiquer les bornes + et - de l'appareil de mesure .
Dans chacun des 4 cas , noter le signe de la tension indiquée par l'appareil de mesure .

Exercice 2:

Recherche du sens du courant induit:

Quel appareil de mesure utilise-t-on ?
Reprendre le sens + choisi arbitairement dans l'exercice 1.
Orienter le courant induit i dans ce sens.
Indiquer les bornes + et - de l'appareil demesure .
Dans chacun des 4 cas , noter le signe du courant induit i . En déduire le sens du courant réel I .

Exercice 3:

On éloigne d'une bobine le pôle nord d'un aimant droit .
En position initiale , à proximité de la bobine , l'aimant crée un flux de valeur absolue F = 75 mWb .
a)En position finale , le flux à travers les spires devient négligeable .
Après avoir choisi un sens positif pour la bobine :
- déterminer le signe du flux initial ;
- calculer la variation de flux ;
- représenter aux bornes de la bobine la f.e.m induite
et calculer sa valeur moyenne sachant que le déplacement de l'aimant se fait en 0,5s .
b) On ferme le circuit de la bobine , donner le sens du courant induit I . Montrer que celui-ci vérifie la loi de Lenz.
c) Dans cette expérience , qui est l'inducteur ? Qui est l'induit?

Exercice 4:

Deux bobines b1 et b2 ont même axe et sont placées à proximité l'une de l'autre . La bobine b1 peut être reliée par l'intermédiaire d'un interrupteur K à un générateur de courant d'intensité I1 constante .
a) L'interrupteur K est fermé , quel est le signe du flux F2
dû au courant d'intensité I1 à travers les spires de la bobine b2?
b) On ouvre l'interrupteur K
Justifier l'existence d'une tension uMN entre les bornes
M et N de la bobine b2 .
Quel est le signe de cette tension ?

Exercice 5:

Dans le dispositif ci-contre , les 2 solénoïdes ont même axe . Le solénoïde extérieur S1 , de bornes A1D1 a pour caractéristiques :
- longueur ; l = 50 cm
- nombre de spires : N1 = 5000 .
Il est alimenté par un générateur délivrant un courant dont l'intensité i1 ( t ) variable en fonction du temps , est représenté par l'oscillogramme ci-dessus .
Le solénoïde intérieur S2 , de bornes A2D2 comporte N2 = 3000 spires , de diamètre d2 = 4,0 cm .

a) Établir la relation entre le flux F2 à travers les spires du solénoïde intérieur , et l'intensité i1 ( t ) du courant circulant dans le solénoïde extérieur ( mettre cette relation sous la forme F2 = K i1 ( t ) ; K est un coefficient numérique que l'on calculera ) .
b) En déduire la relation donnant la f.e.m induite e2 dans les spires du solénoïde S2 en fonction de la dérivée de i1(t) par rapport au temps .
c) Pour chaque intervalle de temps remarquable , de i1 ( t ) , calculer e2.
d) En concordance de temps avec i1 ( t ) , représenter l'oscillogramme e2 ( t ) de la tension aux bornes du solénoïde intérieur S2 .

Exercice 6:

A :Principe simplifié du disjoncteur différentiel

1/ L'interrupteur K est ouvert .
-Ecrire la loi des noeuds au point A .
-Représenter qualitativement ( direction et sens ) le vecteur champ magnétique B1 créé au point M par le courant I1 ?
-Représenter qualitativement ( direction et sens ) le vecteur champ magnétique B2 créé au point M par le courant I2 ?
- En déduire le champ magnétique résultant BM, le flux magnétique F1 à travers la bobine du disjoncteur .

2/ On ferme l'interrupteur K , on mesure un courant de défaut Id .
- Ecrire la loi des noeuds au point A .
- Comparer I1 à I2 ; B1 à B2 . Que peut-on dire de l'intensité du champ résultant BM ? Justifier votre réponse par une construction vectorielle qualitative .
- Que peut-on dire du flux magnétique F2 à travers la bobine du disjoncteur ?
- Qu'observe-on aux bornes de la bobine lors de la fermeture de K ?
B - Constitution et fonctionnement du disjoncteur différentiel industriel
En réalité , les fils (phase et neutre) sont bobinés plusieurs fois autour du circuit magnétique . On relie la bobine à un relais . A la fermeture de l'interrupteur K ( création d'un défaut sur la carcasse de l'appareil ) , qu'observe-t-on dans le circuit de la bobine ? Quelle est l'action du relais sur le circuit principal (en gras )?

Exercice 7:

On déplace la tige mobile soit manuellement avec la souris, soit en donnant la loi du mouvement.Cliquer sur l'image pour effectuer l'exercice.

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