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Physique
N° 02 : créé par un solénoïde. Enoncé |
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Matériel : |
- Un solénoïde S possédant deux enroulements : - Enroulement S1 de nombre total de spires : N1 = 200. - Enroulement S2 de nombre total de spires : N2 = 400. - Longueur de la bobine : L = 41,2 cm - Rayon moyen d'une spire : R = 2,5 cm. - Un générateur de tension continue, un rhéostat et un ampèremètre. - Une sonde de Hall reliée à un Teslamètre : - ce dispositif permet de mesurer la valeur du champ magnétique. |
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II - Inlfuence de la position de la sonde de Hall. |
- Le but des expériences proposées est d'étudier les caractéristiques du champ magnétique créé par une bobine longue (le solénoïde) parcourue par un courant.
II- Influence de la position de la sonde de Hall.
On étudie le champ magnétique créé par un solénoïde parcouru par un courant continu, d'intensité I = 3,0 A.
On mesure la valeur de ce champ magnétique B en différents points de l'axe x'Ox du solénoïde.
2)- Faire le schéma du montage.
- Reproduire et compléter le tableau.
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x en cm |
–26 |
–24 |
–22 |
–20 |
–18 |
–16 |
–14 |
–12 |
–10 |
–8 |
–6 |
–4 |
–2 |
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U (mV) |
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B mT |
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x (cm) |
0 |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
12 |
14 |
16 |
18 |
20 |
22 |
24 |
26 |
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U (mV) |
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B (mT) |
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4)- Exploitation des mesures :
- Tracer le courbe B = f (x) prendre les échelles suivantes :
- Abscisses : 1 cm <==>2 cm
- ordonnées : 4 cm <==>1 mT
- Comment sont les lignes de champ à l'intérieur du solénoïde ?
- Quelle conclusion peut-on tirer de l'allure du graphe ?
- Remarque : on peut faire une étude graphique rapide à la calculatrice.
III- Influence de l'intensité et du nombre de spires.
- La sonde du Teslamètre est placée au point O (centre du solénoïde).
- On mesure la valeur B0 du champ magnétique en ce point pour différentes valeurs de l'intensité I du courant.
- On utilise l'enroulement S1, puis l'enroulements S2.
- Reproduire et compléter les tableaux suivants
- Enroulement S1 .
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I en A |
0,0 |
0,30 |
0,50 |
0,80 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,8 |
3,0 |
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U en mV |
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B0 en mT |
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- Enroulement S2.
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I en A |
0,0 |
0,30 |
0,50 |
0,80 |
1,0 |
1,2 |
1,5 |
1,8 |
2,0 |
2,2 |
2,4 |
2,8 |
3,0 |
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U en mV |
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B0 en mT |
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4)- Exploitation des mesures :
- On utilise la calculatrice en mode statistique et on réalise un ajustement linéaire.
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Tableau relatif à l'enroulement S1 |
- Montrer que le modèle linéaire B0 = k1.I est le mieux adapté
- En déduire la valeur de k1 et son unité.
- Donner la valeur du coefficient de corrélation R et conclure.
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Tableau relatif à l'enroulement S2 |
- Montrer que le modèle linéaire B0 = k2.I est le mieux adapté
- En déduire la valeur de k2 et son unité.
- Donner la valeur du coefficient de corrélation R et conclure.
- Que peut-on dire des grandeurs B et I à l'intérieur du solénoïde pour chaque enroulement ?
5)- Détermination de la relation entre B, I et n.
- Déterminer la valeur n1 du nombre de spires par mètre pour l'enroulement S1.
- Déterminer la valeur n2 du nombre de spires par mètre pour l'enroulement S2.
- Comparer le rapport des coefficients k1 et k2 à celui des nombre n1 et n2. Quelle conclusion peut-on tirer ?
- Montrer que B = μ.I.n.
- Donner une valeur de μ en utilisant les résultats expérimentaux.
- Calculer l'écart relatif entre la valeur expérimentale et la valeur théorique : μ0 = 4 π × 10–7 S . I
- Faire un schéma du solénoïde en indiquant, le sens du courant.
- Représenter les lignes de champ à l'intérieur et à l'extérieur du solénoïde.
- Représenter
le vecteur champ magnétique
l'intérieur et à l'extérieur du
solénoïde en différents endroits.
- I ndiquer les faces du solénoïde.
Simulation : animation en CabriJava permettant de simuler
les mesures effectuées à l'aide du teslamètre
(Solénoïdemesure.fig).