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Vidéo de question : Augmentation de la fréquence de la différence de potentiel produite par un générateur Physique

La figure montre la conception d’un générateur. Le générateur est constitué d’une bobine de fil enroulée autour d’un noyau de fer. À côté de la bobine se trouve un barreau aimanté fixé à l’extrémité d’une barre. Lorsque la barre tourne, le barreau aimanté tourne, créant un champ magnétique changeant dans la bobine et le noyau de fer. Comment pourrait-on augmenter la fréquence de la différence de potentiel de sortie ? [A] En retirant le noyau de fer [B] En utilisant un aimant plus puissant [C] En faisant tourner l’aimant plus rapidement [D] En retirant des spires de la bobine [E] En ajoutant plus de spires à la bobine

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Transcription de vidéo

La figure ci-dessous montre la conception d’un générateur. Le générateur est constitué d’une bobine de fil enroulée autour d’un noyau de fer. À côté de la bobine se trouve un barreau aimanté fixé à l’extrémité d’une barre. Lorsque la barre tourne, le barreau aimanté tourne, créant un champ magnétique changeant dans la bobine et le noyau de fer. Comment pourrait-on augmenter la fréquence de la différence de potentiel de sortie ? (A) En retirant le noyau de fer. (B) En utilisant un aimant plus fort. (C) En faisant tourner l’aimant plus rapidement. (D) En retirant des spires de la bobine. (E) En ajoutant plus de spires à la bobine.

On nous pose ici une question sur un générateur. Commençons par rappeler brièvement qu’un tel générateur utilise l’induction électromagnétique pour produire un courant dans une bobine conductrice. Lorsque le champ magnétique à l’intérieur de la bobine change, une différence de potentiel variable est induite dans la bobine, produisant un courant alternatif. Cela se produit généralement en faisant tourner une bobine dans un champ magnétique immuable. Mais cela peut aussi être fait d’une manière différente en faisant tourner l’aimant du générateur tout en maintenant la bobine stationnaire. C’est le cas dans cette question.

Ici, nous voulons savoir comment la fréquence de la différence de potentiel de sortie pourrait être augmentée. La différence de potentiel de sortie est proportionnelle au taux de variation du champ magnétique subit par la bobine. Cela signifie que la fréquence de la différence de potentiel de sortie dépend de la fréquence à laquelle le champ magnétique dans lequel se trouve la bobine change. Donc, pour répondre à cette question, nous devons reconnaître ce qui augmenterait cette fréquence.

Considérons maintenant l’effet de chaque changement suggéré donné par les choix de réponse. L’option (A) dit de retirer le noyau de fer. Le but du noyau de fer est d’aider à maximiser le rendement du générateur et la différence de potentiel de sortie de crête en formant et en renforçant le champ magnétique. Le retrait du noyau de fer éliminerait ces avantages sans affecter la fréquence de la différence de potentiel de sortie. Par conséquent, nous pouvons éliminer l’option (A).

Ensuite, l’option (B) dit d’utiliser un aimant plus puissant. Maintenant, cela augmenterait la différence de potentiel de crête à travers la bobine, mais cela n’affecterait pas la fréquence. Donc, ce choix de réponse est également incorrect.

Si nous continuons, (C) dit de faire tourner l’aimant plus rapidement. Rappelez-vous que la fréquence à laquelle l’aimant tourne correspond à la fréquence de la différence de potentiel de sortie. Donc, si nous faisons tourner l’aimant à une fréquence accrue, nous augmenterons à son tour la fréquence de la différence de potentiel de sortie. Puisque cette méthode permettrait d’obtenir ce que nous voulons ici, il semble que l’option (C) soit le meilleur choix. Mais vérifions les options restantes pour en être sûr.

Les options (D) et (E) parlent de changer le nombre de spires dans la bobine. Cela affecterait la différence de potentiel de crête mais pas sa fréquence. Donc, ces réponses sont incorrectes.

Par conséquent, nous savons que la bonne réponse est le choix (C). La fréquence de la différence de potentiel de sortie du générateur pourrait être augmentée en faisant tourner l’aimant plus rapidement.

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