Feuille d'activités de la leçon : Le couple sur une boucle de fil rectangulaire conducteur de courant dans un champ magnétique Physique

Dans cette feuille d'activités, nous nous entraînerons à calculer le couple sur une boucle de fil rectangulaire transportant du courant dans un champ magnétique uniforme.

Question 1

Le schéma montre une boucle rectangulaire de fil conducteur de courant entre les pôles d'un aimant. Les côtés les plus longs de la boucle sont initialement parallèles au champ magnétique, et les petits côtés de la boucle sont initialement perpendiculaires au champ magnétique. La boucle tourne alors de 90 de sorte que tous ses côtés sont perpendiculaires au champ magnétique. Laquelle des droites sur le graphique représente correctement la variation du couple agissant sur la boucle lorsque l'angle que forment ses côtés les plus longs avec la direction du champ magnétique varie de 0 à 90?

  • ABleue
  • BVerte
  • CRouge
  • DOrange
  • EAucune de ces droites

Question 2

Le diagramme montre une bobine conductrice rectangulaire avec 5 spires dans un champ magnétique de 650 mT. Les côtés de la boucle parallèles à la ligne 𝑑 sont parallèles au champ magnétique, et les côtés de la boucle parallèles à la ligne 𝑑 sont perpendiculaires au champ magnétique. La longueur 𝑑=0,055m et la longueur 𝑑=0,035m. Le couple exercé sur la boucle est de 1,2 mN⋅m. Quel est l'intensité du courant dans la boucle ? Donne la réponse au milliampère près.

Question 3

Le schéma représente une spire de fil rectangulaire dans trois positions de rotation différentes dans un champ magnétique uniforme. La spire de fil est parcourue par un courant constant alimenté par un circuit externe non représenté sur le schéma.

Quelles flèches représentant les variation de la force magnétique dans la spire lors de sa rotation?

  • Ales flèches noires
  • Bles flèches bleues

Quelles flèches représentant les variation du moment du dipôle magnétique de la spire lors de sa rotation?

  • Ales flèches bleues
  • Bles flèches noires

Question 4

Le schéma illustre une bobine conductrice rectangulaire à 4 spires dans un champ magnétique d'une grandeur de 325 mT. Il y a un courant de 4,8 A dans la bobine. Les côtés de la boucle parallèles à la ligne 𝑑 sont parallèles au champ magnétique, et les côtés de la boucle parallèles à la ligne 𝑑 sont perpendiculaires au champ magnétique. Le rapport de 𝑑 à 𝑑 est de 1,5. Le moment de force sur la boucle est de 12,5 mN⋅m. Détermine la longueur de 𝑑 au millimètre près.

Question 5

Laquelle des formules suivantes décrit correctement la relation entre 𝑚, le moment du dipôle magnétique d'une boucle de fil conducteur parcouru par un courant électrique dans un champ magnétique uniforme, 𝜏, le moment du couple agissant sur la boucle, et 𝐵, l'intensité du champ magnétique?

  • A𝑚=𝐵+𝜏
  • B𝑚=𝐵𝜏𝐵+𝜏
  • C𝑚=𝐵𝜏
  • D𝑚=𝐵𝜏
  • E𝑚=𝜏𝐵

Question 6

Le schéma montre une boucle rectangulaire de fil conducteur de courant entre les pôles d'un aimant. Les côtés ab et dc sont perpendiculaires au champ magnétique. Les côté ac et bd sont alignées selon un angle de 𝜃=33 par rapport à la direction du champ magnétique. Le courant dans la boucle est de 1,75 A, et l'intensité du champ magnétique est de 0,15 T. La longueur bcm=0,065 et la longueur abm=0,045. Détermine le couple agissant sur la boucle au micronewton-mètre près.

Question 7

Le schéma montre une spire rectangulaire de fil conducteur porteur de courant entre les pôles d'un aimant qui produit un champ de 250 mT. Les côtés les plus longues de la spire sont initialement parallèles au champ magnétique, et les côtés les plus courtes de la spire sont perpendiculaires au champ magnétique. La spire a un moment dipolaire magnétique de 500 μN⋅m/T. Sous l'effet d'un couple externe au système, la spire tourne de 90 de sorte que tous ses côtés sont perpendiculaires au champ magnétique.

De combien a varié le couple auquel est soumise la spire suite à la rotation? Réponds au micronewton*mètre près.

Lorsque l'angle de rotation de la spire augmente à une valeurs supérieures à 90 mais inférieur à 180, que devient le sens du couple appliqué à la spire par rapport au sens du couple d'origine magnétique?

  • ALe sens du couple appliqué sur la spire est opposée à celui du couple magnétique.
  • BLe sens du couple appliqué sur la spire est la même que celui du couple magnétique.

Question 8

Le schéma montre une bobine de section rectangulaire avec 3 spires placée dans un champ magnétique. Un courant de 8,5 A circule dans la bobine. Les côtés du rectangle parallèles au segment 𝑑 sont parallèles au champ magnétique, et les côtés parallèles au segment 𝑑 sont perpendiculaires au champ magnétique. La longueur de 𝑑=0,035m et la longueur de 𝑑=0,025m. La boucle est soumise à un couple de 15 mN⋅m. Détermine l'intensité du champ magnétique en millitesla, arrondie à l'unité.

Question 9

La figure montre une spire rectangulaire de fil conducteur porteur de courant entre les pôles d'un aimant. Les côtés de la spire parallèles au trait 𝑑 sont parallèles au champ magnétique, et les côtés de la spire parallèles au trait 𝑑 sont perpendiculaires au champ magnétique. Le courant dans la spire est de 350 mA, et l'intensité du champ magnétique est de 0,12 T. La longueur 𝑑=0,025m et la longueur 𝑑=0,015m.

Détermine le couple agissant sur la spire au micronewton*mètre le plus proche.

Détermine le moment dipolaire magnétique de la spire au micronewton*mètre par tesla près.

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