Objectif Rappels de convention Protocole Manipulations Exploitation

I - OBJECTIFS:

Etudier le phénomène d’induction électromagnétique à l’aide de deux bobines « encastrées », et vérifier les lois de Faraday et de Lenz.

II - RAPPELS DES CONVENTIONS D’ORIENTATION D’UNE SPIRE.

On considère une spire d’une bobine. On définit arbitrairement un sens + de parcours de la spire.

-La règle de la main droite permet de placer la normale orientée   (figure a )
-Le flux j à travers la spire dû à un champ magnétique « extérieur »   est positif si les lignes de champ sont orientées dans le même sens que la normale  ( figure b )
-La f.e.m. est positive si elle tend à faire circuler un courant d’intensité positive.( figure c )

III - PROTOCOLE EXPERIMENTAL:

3-1 Matériel:

On utilise:
 - deux bobines encastrées b1 ( bornes noires; 200spires , longueur  l1 = 40 cm)  et b2 ( bornes rouges ; 60  spires, longueur l2 = 10,8 cm , diamètre d2 = 5 cm ) , isolées électriquement,
- un GBF,
- une rhéostat réglé à 50W,
- un oscilloscope,
- une alimentation continue 10V,
- un teslamètre ou une aiguille aimantée

3-2 Mode opératoire pour la vérification de la loi de Faraday:

a) Etude en continu:

- Rappeler comment déterminer le sens d’enroulement des bobines.
-Indiquer le branchement de l’oscilloscope pour visualiser e2 , tension aux bornes de b2, après l’avoir fléché sur les 2 schémas précédents.

b ) Etude en régime variable:

- La bobine b1 , reliée à un générateur de fonctions GBF, est parcourue par un courant d’intensité i1 variable.
Indiquer quelle est la bobine qui joue le rôle d’induit et celle qui joue le rôle d’inducteur.

- Indiquer sur la figure 1, le branchement de l’oscilloscope permettant de visualiser en même temps i1 et e2.

- Montrer que le flux j2 créé dans la bobine b2 est proportionnel à i1. Calculer la constante de proportionnalité.

figure 1

3-3   Mode opératoire pour la vérification de la loi de Lenz :

- On ferme la bobine b2 sur une résistance R’ = 50W.
- Comment peut-on visualiser simultanément le courant i1 (t) ,et le courant i2 (t) circulant dans R’.
 

IV - MANIPULATION:

4-1 Loi de Faraday:

a ) Etude en continu.
- Réaliser le montage du protocole  3-2-a) sans brancher l’oscilloscope.
- Déterminer le sens d’enroulement des bobines.
- Placer l’oscilloscope selon le sens d’enroulement des bobines. Visualiser e2.
- Y-a-t-il un phénomène d’induction? Pourquoi?

b) Etude en régime variable.
- On alimente maintenant à l’aide d’un GBF délivrant un signal triangulaire de fréquence f = 1kHz évoluant entre 0V et 6V.Régler le GBF et faire vérifier le réglage. Réaliser le montage avec les bobines. Le faire vérifier.
-  Relever la tension  Ri1(t) aux bornes de la résistance R et la f.e.m. e2 (t) obtenue aux bornes de b2 en concordance de temps.
- En déduire les graphes de i1 (t) et j2 (t) en concordance de temps avec les deux précédents.

4-2 Loi de Lenz :

- Alimenter la bobine b1 comme au § 4-1-b .
- Relever i1 (t) et i2 (t) en concordance de temps.

V - EXPLOITATION DES RESULTATS:

5-1 Loi de Faraday :

- Comment évolue e2 quand l’amplitude de i1 diminue ou augmente?
- Quel est le signe de la f.e.m. induite quand le flux croît ? quand il décroît?
- Pour chaque ½ période de j2 (t), donner l’équation de j2 (t), en ne calculant numériquement que le coefficient directeur de la portion de droite.
- Vérifier que e2 = - 
 5-2 Loi de Lenz :

- Pour chaque ½ période de i1 (t), représenter sur le document 1, le sens réel du courant noté I1, le champ magnétique , la normale    à b1, le sens réel du courant  dans b2 noté I2 ,et celui du champ magnétique induit par I2 dans b2.
- Montrer que I2 vérifie la loi de Lenz.
 

                                                                    DOCUMENT N°1

Document téléchargé depuis le site www.ac-toulouse/pha/doc1f2i.html

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