PHYSIQUE - CHIMIE

1 BAC EX-BIOF

Exercice n: ◦ 1:

Une aiguille aimantée, mobile autour d’un pivot vertical passant par son centre d’inertie, est
−
→
placée dans un champ magnétique uniforme horizontal B 1 d’intensité 0,8 T. Elle tourne de
−
→ −
→
20° quand on crée un second champ magnétique horizontal B 2 orthogonal à B 1 . Calculer
−
→
l’intensité de B 2 .

Exercice n: ◦ 2:
−
→ −
→
En un point M de l’espace, se superposent deux champs magnétiques B 1 et B 2 créés
par deux aimants dont les directions sont orthogonales. Leurs intensités sont respectivement
B1 = 3.10−3 T et B2 = 4.10−3 T .

1. Déterminer le pôle Nord de chaque aimant.

−
→
2. Représenter graphiquement le champ résultant B .
−
→ −
→ − →
3. Calculer l’intensité de B et α = ( B 1 , B )
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Exercice n: ◦ 3:

Une bobine de longueur 50cm, comprenant 1000 spires de diamètre 4cm, est parcourue par
un courant d’intensité 300mA.
1. Cette bobine se comporte-t-elle comme un solénoïde long ? Justifier.
2. Représenter une vue de dessus de cette bobine. Y préciser (en fonction du sens du courant
choisi) la face sud et la face nord (Expliquer). Représenter le champ magnétique en trois
points à l’intérieur de la bobine. Justifier.
3. Calculer l’intensité du champ magnétique à l’intérieur du solénoïde.
4. On juxtapose un solénoïde identique au précédent de façon à constituer un solénoïde de
longueur double. Quel est le champ à l’intérieur de cette association ?

Exercice n: ◦ 4:

Un solénoïde long de 40 cm comporte 1 000 spires. Son axe horizontal est perpendiculaire au
méridien magnétique.
1. Représenter en vue de dessus ce solénoïde. Y schématiser le méridien magnétique.
2. En l’absence de courant quel sens prend une petite aiguille aimantée mobile autour d’un
axe vertical placée dans la région centrale du solénoïde. La représenter sur la vue.
3. On fait circuler à présent un courant dans le solénoïde. L’aiguille aimantée fait alors un
angle α = 30◦ avec l’axe du solénoïde.

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3.1 Dessiner sur le schéma la nouvelle position de l’aiguille. De votre représentation en

déduire et représenter le sens de circulation du courant.
3.2 Calculer l’intensité du courant (on rappelle la valeur de la composante horizontale
du champ magnétique terrestre : Bh = 2.10−5 T ).
4. On permute les connexions aux bornes du générateur alimentant la bobine.
4.1 Quelle grandeur est alors modifiée ? De quelle façon ?
4.2 Déterminer l’angle que fait alors l’aiguille avec l’axe de la bobine (faire un nouveau
schéma en indiquant le sens du courant).

Exercice n: ◦ 5:

Un solénoïde, de longueur 1mm, long est constitué de cinq couches de fil à spires jointives.
Son axe, horizontal, est perpendiculaire au méridien magnétique. Une boussole est placée en
son centre.
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1. Faire un schéma en vue de dessus.

2. On fait passer un courant d’intensité 4 mA dans le solénoïde.
2.1 Indiquer, sur le schéma, le sens du courant et le sens de rotation de l’aiguille.
Expliquer.
2.2 De quel angle l’aiguille aimantée tourne-t-elle ? On rappelle la composante horizontale
du champ magnétique terrestre : Bh = 20mT .

Exercice n: ◦ 6:

Un solénoïde d’axe horizontal est suspendu à un fil sans torsion. Ce solénoïde de longueur
0, 5m, comporte 1000 spires de 2cm de diamètre, il est parcouru par un courant de 10A.
1. Placer sur un schéma le sens du courant, puis la direction et l’orientation des lignes de
champ.
2. Quelle est la valeur du champ magnétique au centre du solénoïde ?
3. Comment s’oriente le solénoïde dans le champ magnétique terrestre ?
4. On approche de sa face nord le pôle nord d’un aimant droit. Faire un schéma. Que ce
passe-t-il

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Solution: 0.1
−
→ −
→ − → −
→
Le champ résultant B correspond à la somme vectorielle des deux autres, soit : B = B 1 + B 2
B2
voir schéma tan α =
B1
AN : B2 = B1 × tan α = 0, 8. tan 20◦ = 0, 3T

Solution: 0.2
1. Le champ magnétique est orienté dans le sens sud-nord. Le champ magnétique va du pôle
nord vers le pôle sud à l’extérieur de l’aimant (ou du pôle sud vers le pôle nord à l’intérieur),
d’où les pôles indiqués.
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−
→ −
→
2. Le champ résultant B correspond à la somme vectorielle des deux autres, soit : B =
−
→ −
→
B1 + B2
q
3. Dans le triangle rectangle MPQ, appliquons le théorème de Pythagore B = B12 + B22
AN : B = 5.10−3 T .
B2
Dans le triangle rectangle MPQ, exprimons tan α : tan α =
B1
AN : tan α = 1, 33 et α = 53◦ .

Solution: 0.3
1. l = 50cm r = 2cml ≻ 10.r
2. Faces avec lettre N ou S et champ du sud au nord à l’intérieur, ou bien bonhomme d’Ampère.
A l’intérieur : champ uniforme.
3. Solénoïde long : B = µ0 n.I = µ0 N.L.I
AN : B = 2, 51.10−2 T
N
4. n = reste identique, alors B a même expression : B reste le même.
N

Solution: 0.4
1. L’axe du solénoïde est perpendiculaire au méridien terrestre.
2. En absence de courant dans le solénoïde, l’aiguille de la boussole n’est soumise qu’au champ
magnétique terrestre, elle se place donc parallèlement au méridien magnétique, c’est à dire
ici perpendiculairement à l’axe du solénoïde.

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3. 3.1 Lorsque le solénoïde est traversé par un courant, l’aiguille est alors soumise au champ
magnétique résultant, somme vectorielle de la composante horizontale du champ
−
→ −
→ −
→
magnétique terrestre et du champ créé par le solénoïde, B tot = B h + B .
L’aiguille va tourner depuis sa position perpendiculairement à l’axe du solénoïde jusqu’à
sa position sur ce champ résultant d’un angle α.

Un solénoïde long traversé par un courant électrique crée un champ magnétique, dont
les caractéristiques en son centre sont :
— direction : parallèle à l’axe du solénoïde
— sens : donné par la règle de la main droite ; ceci permet de trouver le sens de I.
−
→
intensité : || B || = 4π.10−7 .n.I
Bh Bh L×B
3.2 D’après le schéma : tan α = = = alors :
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B 4π.10−7 .n.I 4π.10−7 .N.I

L × Bh
I=
4π.10−7 .N. tan α
AN : I = 11.10−3 A
3.3 La permutation des bornes inverse le sens du courant, donc celui du champ magnétique,
donc celui de la rotation de l’aiguille. Les valeurs restants les mêmes par ailleurs, la
valeur de l’angle de rotation est la même (seul le sens change).

Solution: 0.5
1. En absence de courant dans le solénoïde, l’aiguille de la boussole n’est soumise qu’au champ
magnétique terrestre, elle se place donc parallèlement au méridien magnétique, c’est à dire
ici perpendiculairement à l’axe du solénoïde.

2. 2.1 Un solénoïde long traversé par un courant électrique crée un champ magnétique, dont
les caractéristiques en son centre sont :
— direction : parallèle à l’axe du solénoïde
— sens : donné par la règle de la main droite
−
→
— intensité : || B || = 4π.10−7 .n.I

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Lorsque le solénoïde est traversé par un courant, l’aiguille est alors soumise au champ
magnétique résultant, somme vectorielle de la composante horizontale du champ
−
→ −
→ −
→
magnétique terrestre et du champ créé par le solénoïde, B tot = B h + B . L’aiguille va
tourner depuis sa position perpendiculairement à l’axe du solénoïde jusqu’à sa position
sur ce champ résultant d’un angle α.
B 4π.10−7 .n.I
2.2 D’après le schéma : tan α = =
Bh Bh
Déterminons n : d’après l’énoncé le solénoïde comporte 5 couches de fil superposées,
soit 5 spires sur une longueur de 1mm. Le nombre de spires par unité de longueur est
Ntot
alors : n = avec Ntot = 5 et L = d = 1mm
L
AN : n = 5000 spires.m−1 .
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Alors : tan α = 1, 26 et α = 51, 5◦ .

Solution: 0.6

1.
−
→
2. B = 4π.10−7 .n.I = 4π.10−7 .1000.0, 5 × 10 = 25mT
3. Il s’oriente dans le sens du méridien magnétique.
4. Le solénoïde fait demi-tour.

Solution: 0.7

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