Cahier d’exercices – Chapitre 4

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Chapitre 4 : Magnétisme et électromagnétisme

Objectif 2 : Le magnétisme et l’électromagnétisme

Objectif intermédiaire ST STE Contenu

4.1 X X Aimants et champ magnétique

4.2 X X Champ magnétique autour d’un fil

4.3 X Champs magnétiques et solénoïdes

4.4 X X Révision

4.1 Aimants et champs magnétiques p.165 à 1 67

1. Dessine la flèche de la boussole dans les cercles ci-dessous. 2. Dessine les boussoles dans les cercles autour de l’aimant suivant.

N

S

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3. Place le nord (N) et le sud (S) sur l’aimant droit et complète les espaces vides avec les flèches des boussoles.

4. Quelles sont les orientations possibles d’une aiguille aimantée placée dans le champ

magnétique de l’aimant droit ci-dessous ?

a) 1, 2, 4 b) 1, 3, 4 c) 1, 4, 5 d) 4, 5, 6

5. Lequel des schémas suivants illustre correctement les lignes de champ magnétique

? A B C D

S N

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6. Quel schéma illustre une boussole correctement orientée ? 7. Lequel des schémas ci-dessous illustre correctement ce qui ce produit si nous

rapprochons ces deux aimants ?

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8. Représente les lignes de champ magnétique dans les situations suivantes. Complète en dessinant la flèche de la boussole dans les cercles, s’il y a lieu.

A)

N S N S

B)

C) D)

E) F)

N S

S N

N

S

N

S

S

N

N S

N S

S

N

N

S

S

N

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4.2 Champ magnétique autour d’un fil

1. Dessine le champ magnétique autour des fils droits suivants.

a) b) c) d) e) f) 2. Utilise la première règle de la main droite pour indiquer le sens de la boussole

(dans les cercles) sur les schémas suivants. a) b) c)

3. Donne le sens du courant électrique à l’aide du champ magnétique. a) b) c)

4. Quelle aiguille aimantée est orientée correctement ?

A) 1 B) 2 C) 3 D) 4

Cahier d’exercices – Chapitre 4

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5. Quel(s) schéma(s) illustre(nt) l’application correcte de la règle de la main droite ?

4.3Champ magnétique et solénoïdes p.169-170

1. Quel schéma illustre bien l’application de la

deuxième règle de la main droite?

Cahier d’exercices – Chapitre 4

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2. Pour chacun des montages suivants, indique le sens du courant électrique dans le fil.

3. Dessine l’orientation de l’aiguille d’une boussole placée aux endroits illustrés autour

des solénoïdes en A et B.

4. Dessine le champ magnétique autour des solénoïdes et des aimants suivants : a) b)

N

N S

+ -

Cahier d’exercices – Chapitre 4

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5. Oriente chacune des boussoles autour des électro-aimants suivants. a) b)

6. Indique le sens du courant dans chacun des solénoïdes suivants.

a) b) c)

7. Laquelle des propositions suivantes est vraie ?

a) Lorsqu’on introduit un noyau de fer dans un solénoïde, on inverse les pôles du solénoïde.

b) Lorsqu’on introduit un noyau de fer dans un solénoïde, on augmente l’intensité du champ magnétique créé par le solénoïde.

c) Lorsqu’on introduit un noyau de fer par le pôle nord ou le pôle sud d’un solénoïde, on augmente ou diminue l’intensité du champ magnétique.

d) Quelle que soit la nature du noyau introduit dans un solénoïde, l’intensité du champ magnétique diminue.

+ - + - + -

S N

S

NS

N N S S N

N S

N N S S

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8. Le dispositif suivant ne déplace pas l’aimant droit. Quelle modification lui apporterais-tu pour lui permettre de le faire ? Choisis la bonne réponse.

a) Inverser le sens du courant dans le solénoïde. b) Tourner le solénoïde de 1800. c) Introduire un noyau de fer dans le solénoïde. d) Couper le courant. 9. Un solénoïde est capable de soulever six (6) trombones.

Combien de trombones peut-il soulever si on réduit de moitié l’intensité du courant qui le parcourt et que l’on triple le nombre de boucles ?

10. Les trois électro-aimants ci-contre ont un noyau

identique. L’intensité du courant dans Y est plus élevée que dans X et Z. Que peut-on conclure? Choisis la bonne réponse.

a) X est plus fort que Y. b) Y est plus fort que X. c) X est plus fort que Y et Z. d) X et Y sont plus fort que Z. 11. Quelle courbe représente la variation

de la force magnétique d’un électro-aimant en fonction du nombre de spires?

9 trombones.

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12. Quelle courbe représente la variation de la force magnétique d’un électro-aimant en fonction de l’intensité du courant électrique?

13. Que peut-on affirmer sur l’étendue du champ magnétique lorsque la force du solénoïde augmente ?

14. Classe ces électroaimants par ordre croissant de force. a) b) c) d) 15. Soit deux solénoïdes possédant le même nombre de tours et la même intensité du

courant. Quel noyau produira le champ magnétique le plus puissant entre :

a. Un noyau de cobalt et un noyau de plomb ?

b. Un noyau de bois ou un noyau de cuivre ?

16. Que peut-on affirmer sur la forme du champ magnétique lorsque la force du

solénoïde augmente ?

2A 4A 2A 1A

L’étendue est plus grande.

d, a, c et b.

Cobalt

Cuivre

La force du solénoïde n’influence pas la forme du champ, seulement son étendue.

Cahier d’exercices – Chapitre 4

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17. Identifie parmi les facteurs suivants ceux qui influencent la force du champ magnétique d’un solénoïde.

a. La longueur du solénoïde b. Le nombre de spires du solénoïde c. La présence d’un noyau métallique d. La grosseur du fil qui entoure le solénoïde e. Le diamètre du solénoïde f. La présence d’un noyau magnétique g. L’intensité du courant traversant le fil h. Le sens du courant traversant le solénoïde

18. Voici différents objets utilisés dans la vie de tous les jours. Détermine si leur

fonctionnement est d’origine magnétique (M), électromagnétique (EM) ou électrique (E).

1. Un fusible 2. Un disjoncteur. 3. Une génératrice. 4. Un élément chauffant d’un grille-

pain. 5. Un aimant qui fait fonctionner un

haut-parleur. 6. Une sonnette de porte. 7. Un moteur électrique.

8. Les pièces de jeu d’échec qui sont attirées par l’échiquier.

9. Une grue qui utilise l’électricité pour soulever la ferraille.

10. Un chauffe-eau. 11. Une boussole. 12. L’information conservée sur un

ordinateur. 13. Une perceuse électrique.

4.4 Révision

1. Quels sont parmi les matériaux suivants ceux qui seront attirés par un aimant ?

Béryllium Aluminium Fer

Magnésium Cuivre Cobalt

Nickel Mercure Chrome

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2. Dessine le champ magnétique autour du fil droit suivant.

3. Pour chacun des couples de solénoïde suivants, encercle celui qui a le champ magnétique le plus fort. a) #1 Nombre de tours : 10 t #2 Nombre de tours : 20 t Intensité du courant : 6 A Courant : 2 A Noyau : Fer Noyau : Fer b) #1 Nombre de tours : 30 t #2 Nombre de tours : 15 t Intensité du courant : 2 A Courant : 10 A Noyau : Zinc Noyau : Plomb c) #1 Nombre de tours : 5 t #2 Nombre de tours : 10 t Intensité du courant : 40 A Courant : 20 A Noyau : Nickel Noyau : Cuivre

4. Associe un pôle magnétique à chaque lettre (A et B).

a) b) c) e) d)

A

A

A

A

B

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5. Dessine les lignes de champ magnétique dans les montages suivants. a) b)

6. Indique les pôles et dessine les lignes de champ magnétique autour des solénoïdes suivants.

a) b) c) 7. Désigne par une flèche le sens des boussoles suivantes ou indique le nord et le sud

s’il s’agit d’un aimant.

a) b) c) d) e)

8. Indique le sens du courant électrique, par une flèche, dans les fils droits ou sur les

fils des solénoïdes suivants.

a) b) c) d)

N S N S N S S N