Electroaimant

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Exercices
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Champs et forces 


Une bobine de fil conducteur (on utilise généralement du cuivre) parcourue par un courant électrique se comporte comme un aimant avec un pôle nord à une extrémité de la bobine et un pôle sud à l’autre extrémité. On peut déterminer la position de chacun des pôles à l’aide de la règle dite du « tire-
bouchon » : lorsque l’on visse le tire-bouchon dans la bobine en le tournant dans le sens du courant, l’extrémité par laquelle il est rentré est le pôle nord.

L’intensité du champ magnétique B induite par cet électroaimant dépend des dimensions de la bobine et de l’intensité du courant.

La force qu’exerce un électroaimant sur un objet ferromagnétique avec lequel il est en contact est :

,

S est la surface de contact entre l’électroaimant et l’objet ferromagnétique exprimée en m2 et .

1. Dans le cuivre 63 solide , la distance entre les centres de deux atomes consécutifs est . En ne tenant pas compte des électrons, calculer la valeur du champ électrique engendré au centre d’un atome de cuivre par l’un de ses plus proches voisins.

2. Calculer la valeur du champ gravitationnel engendré au centre d’un atome de cuivre par l’un de ses plus proches voisins.

3. Reproduire le schéma ci-dessus en indiquant le nom du pôle magnétique correspondant à chaque face de la bobine, le sens des lignes de champ et en traçant le vecteur champ magnétique aux points A, B et C sans tenir compte de l’échelle.

4. À l’intérieur de la bobine, le champ magnétique est-il centrifuge, uniforme ou centripète ? Justifier.

5. En utilisant la formule donnée précédemment, déterminer la masse maximale que pourra lever un électroaimant d’un diamètre de 2 400 mm produisant un champ magnétique de 0,20 T.

6. Quels sont les avantages d’un électroaimant par rapport à un aimant « classique » ?

Données :  ;  ;  ;  ; .

1. Revoir chapitre 6, paragraphe I.