Magnétisme

Question 1

Que valent les champs magnétiques maximum des pulsars ?

Answer 1

10^9 T

Question 2

Que vaut le champ magnétique de la Terre ?

Answer 2

5.10^-5 T

Question 3

Quel est l’ordre de grandeur du champ magnétique d’une bobine ?

Answer 3

10^-3 T

Question 4

Donner l’ordre de grandeur du champ magnétique d’un IRM ?

Answer 4

Entre 1 et 10 T

Question 5

Qu’est-ce que le principe de Curie

Answer 5

Les symétries des «causes» (ici les courants) se retrouvent dans les «effets» (ici le champ B#)

Question 6

Qu’appelle-t-on plan de symétrie Π+ ?

Answer 6

C’est un plan pour lequel il y a symétrie géométrique ET symétrie de j#

Question 7

Pourquoi dit-on que B# est un pseudo-vecteur

Answer 7

S’il y a un plan de symétrie Π+, B# est perpendiculaire à ce plan.

S’il y a un plan d’antisymétrie Π-, B# est compris dans ce plan.

Question 8

Qu’appelle-t-on plan antisymétrique Π- ?

Answer 8

C’est un plan par lequel il y a symétrie géométrique et anti-symétrie de j#

Question 9

Déterminer l’orientation de B# dans un fil, en justifiant

Answer 9

Question 10

Déterminer l’orientation de B# dans une spire, en justifiant

Answer 10

Question 11

Un champ B# est-il à circulation conservative ?

Answer 11

Non

Question 12

Un champ B# est-il à flux conservatif ?

Answer 12

Oui

Question 13

Que peut-on dire de ||B#|| en fonction de ses lignes de champ, dans une bobine, pourquoi ?

Answer 13

Question 14

Answer 14

Question 15

Comment sont les lignes du champ magnétique d’un fil ?

Answer 15

Elles sont circulaires, ne dépendent que de r et décroissent en 1/r

Question 16

Si on met N spires, quel est le champ magnétique créé par rapport à celui créé par une spire ?

Answer 16

Il est N fois plus grand

Question 17

Que vaut le champ magnétique à l’intérieur d’un solénoïde infini ?

Answer 17

B# = μ0 × n × I × ez# = cste#, avec μ0 la perméabilité du vide, n le nombre de spires par m, I l’intensité du courant

Question 18

Qu’appelle-t-on moment magnétique d’une spire plane ?

Answer 18

Question 19

Comment évolue un champ magnétique dipolaire en fonction de r ?

Answer 19

Sa composante selon er# diminue en 1/r³, sa composante selon eθ# diminue en 1/r³, sa composante selon eφ# est nulle

Question 20

Quelle est l’utilité des lignes de champ ?

Answer 20

Elles donnent la direction de B# en chaque point

Question 21

Donner l’allure des lignes de champ pour un dipôle magnétique

Answer 21

Question 22

Sachant que pour un dipôle magnétique Br/Bθ = 2.cos(θ)/sin(θ) et Bφ=0, montrer que φ=cste et que r(θ)=r0.sin²(θ)

Answer 22

Question 23

Donner l’ordre de grandeur du moment magnétique d’un aimant

Answer 23

m ≈ 10 A.m²

Question 24

Que peut-on dire du champ créé par un aimant ?

Answer 24

Il est identique à celui d’une petite spire

Question 25

Comment appelle-t-on l’écart angulaire entre le direction Nord-Sud géographique et la direction Nord-Sud magnétique de la Terre ?

Answer 25

On l’appelle déclinaison, elle vaut quelques degrés

Question 26

Que vaut le moment magnétique de la Terre en ordre de grandeur ?

Answer 26

m_Terre ≈ 10^23 A.m²

Question 27

Tracer les champs magnétiques d’un dipôle magnétique et d’un aimant droit

Answer 27

Question 28

Montrer qu’on peut considérer la trajectoire de l’atome d’hydrogène comme possédant un moment magnétique et exprimer ce moment magnétique

Answer 28

Question 29

Montrer que les moment magnétique et cinétique sont proportionnels, exprimer le coefficient de proportionnalité

Answer 29

Question 30

Que vaut le moment magnétique d’un électron dans un atome en ordre de grandeur ?

Answer 30

m ≈ 10^-23 A.m²

Question 31

Que peut-on dire du champ magnétique lorsque deux lignes de champ se croisent ?

Answer 31

Il est nul car seul le vecteur nul peut être tangent à deux courbes différentes en même temps

Question 32

Définir la force de Laplace et justifier son expression

Answer 32

Question 33

Comment écrit-on la force de Laplace dans un circuit filiforme ?

Answer 33

Question 34

Exprimer la dimension d’une force en fonction de celle de μ0 ?

Answer 34

Question 35

Déterminer la force de Laplace qui s’exerce sur la tige

Answer 35

Question 36

La force d’un fil sur l’autre est-elle attractive ou répulsive ? Sachant que B est selon eθ#

Answer 36

Question 37

Lorsqu’on calcule la force d’un circuit sur un autre, comment savoir la force duquel sur lequel on étudie (sachant que cela revient au même par principe d’actions réciproques) ?

Answer 37

On calcule celle du circuit créant le champ magnétique le plus facile à exprimer sur l’autre

Question 38

Que vaut la norme du champ magnétique autour d’un fil rectiligne ?

Answer 38

B = μ0 × i / 2.π.r, avec r la distance au fil et i l’intensité du courant dans le fil

Question 39

En supposant z>>R1 et z>>R2, puis justifier que cette approximation ne peut pas être exploitée. Supposer alors que B1(M2)# = B1(O2)# - r.dBz/2.dz×er#

Answer 39

Question 40

Justifier que la puissance des forces de Lorentz est nulle tandis que celle des forces de Laplace est non nulle

Answer 40

Question 41

Dans le cas d’un circuit filiforme fermé dans un champ B# uniforme, montrer que la force de Laplace est nulle

Answer 41

Question 42

Qu’est-ce qu’un couple ?

Answer 42

C’est un système de forces dont la résultante est nulle

Question 43

Calculer le couple des forces de Laplace (le moment), généraliser

Answer 43

Question 44

Dans un circuit filiforme fermé, plongé dans un champ magnétique uniforme, que peut-on dire des forces de Laplace ?

Answer 44

Question 45

Qu’est-ce qu’un dipôle actif ?

Answer 45

C’est un dipôle qui crée un champ magnétique, auquel on s’intéresse

Question 46

Qu’est-ce qu’un dipôle passif ?

Answer 46

C’est un dipôle plongé dans un champ magnétique extérieur, auquel on s’intéresse

Question 47

On considère un dipôle passif maintenu en un point O, que peut-on dire des forces de Laplace qu’il subit ?

Answer 47

Question 48

Déterminer les positions d’équilibre et leurs stabilités

Answer 48

Question 49

Que vaut l’inductance propre de N spires, par rapport à celle d’une spire, et pourquoi ?

Answer 49

L_N = N² × L_1, car B_N = N × B_1 et S_N = N × S_1

Question 50

Comment lier m1# et m2# ?

Answer 50

Question 51

Quelles sont les trois différentes formes de magnétisme ?

Answer 51

- le diamagnétisme - le paramagnétisme - le ferromagnétisme

Question 52

Qu’est-ce que le diamagnétisme ?

Answer 52

Question 53

Qu’est-ce que le paramagnétisme ? Quelle est sa propriété principale ?

Answer 53

Question 54

Qu’observe-t-on sur l’aimantation créée lorsqu’on place un matériau paramagnétique dans un champ B# ?

Answer 54

Question 55

Quel est la position la plus peuplée ? Donner le rapport N1/N2

Answer 55

Question 56

?

Answer 56

Question 57

Qu’est-ce que le ferromagnétisme ? Quelle est sa principale propriété ?

Answer 57

Question 58

Comment faire perdre à un aimant permanent (ferromagnétique) son aimantation ?

Answer 58

Question 59

Définir le flux propre et l’inductance propre d’un circuit (C)

Answer 59

Question 60

Définir l’inductance mutuelle

Answer 60

Question 61

Exprimer Φ1 et Φ2 les flux du champ magnétique total créé par les deux circuits

Answer 61

Question 62

Qu’appelle-t-on « couplage magnétique » entre deux circuits ?

Answer 62

C’est le fait que certaines lignes du champ magnétique de l’un traversent l’autre et vice-versa

Question 63

Que traduisent L et M ?

Answer 63

L traduit la capacité à créer un champ magnétique sous l’effet d’un courant, M traduit le « couplage magnétique » entre les deux circuits en question.

Question 64

Comment évolue M lorsque la distance d entre les deux circuits augmente ? Justif qualitativement

Answer 64

M diminue lorsque d augmente, en effet moins de lignes de champ de l’un passent dans l’autre

Question 65

Exprimer l’énergie magnétique accumulée par deux circuits

Answer 65

C’est l’énergie de chacun plus l’énergie mutuelle

Question 66

Justifier que M² ≤ L1 × L2

Answer 66

Intuitivement, c’est parce qu’il ne peut pas y avoir plus de champ magnétique envoyé à travers l’autre circuit (M) que de champ créé (L)

Question 67

Définir le coefficient de couplage et commenter ses deux valeurs extrêmes

Answer 67