@vdb: la Physique en Classe Prépa
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Présentation
Cette applet sert de support à un exercice de travaux dirigés. Un cadre conducteur carré, mobile, se déplace dans une région de l'espace où règne un champ magnétique stationnaire, orthogonal au plan de la figure. L'extension spatiale de cette région est supérieure à la taille du cadre. Le cadre est lancé avec une vitesse initiale et tente de traverser la région de l'espace où règne un champ magnétique.
L'applet présente le mouvement du cadre pour différentes conditions expérimentales que vous pouvez ajuster: vitesse initiale, intensité du champ magnétique, résistance électrique. Dernière précision: la simulation est arbitrairement arrêtée après que le cadre a traversé la région où règne le champ magnétique.
Quelques activités pour mieux comprendre
Voici quelques questions auxquelles vous pouvez répondre en utilisant la simulation.Activité n°1
Choisissez une vitesse initiale voisine de 0,5 m/s, un champ magnétique maximum et une résistance électrique maximale. Lancez l'applet sans afficher les graphes (car cela ralentit la simulation) ni les forces de Laplace. Qu'observez-vous? Interprétez en faisant appel à la loi de Lenz.
Activité n°2
N'affichez pas les forces de Laplace (ni les graphes, car cela ralentit très sensiblement la simulation) et lancez la simulation. Comment sont orientées les efforts de Laplace qui s'exercent sur le cadre au cours de son mouvement?
Vérifiez votre réponse en lançant une nouvelle fois l'applet et en affichant les forces de Laplace.
Activité n°3
N'affichez pas les graphes car cela ralentit très sensiblement la simulation et lancez la simulation. Comment évolue (qualitativement) le flux du champ magnétique à travers le cadre? En déduire l'évolution qualitative de la force électromotrice d'induction dans le cadre.
Affichez les graphes à la fin de l'applet et contrôlez vos réponses.
Activité n°4
Pour une valeur du champ magnétique et de la résistance fixée, déterminer approximativement la valeur de la vitesse initiale en dessous de laquelle le cadre ne parvient plus à traverser la région où règne le champ magnétique (ne pas afficher les graphes pour ne pas ralentir la simulation).
En faisant varier indépendamment l'intensité du champ magnétique puis la résistance électrique, tentez de deviner comment cette vitesse limite dépend du champ magéntique et de la résistance électrique.
Après quoi, il ne vous reste plus qu'à prendre un papier et un crayon pour confirmer ou infirmer vos observations !