Cours en ligne Physique-Chimie en Maths Spé
Chapitres Physique-Chimie en MP, PSI, PC, MPI, TSI, PT
Cour sur la magnétostatique & induction MP, PC, PSI, MPI et PT
Résumé de cours Exercices et corrigés
Il est crucial de réviser le cours sur le magnétostatique & induction en physique chimie lors de la première année en maths spé, en raison de son importance dans le programme. Vous allez aborder dans le cours de physique-chimie : Théorème d’Ampère, Propriétés topographiques de ,Champ magnétique du solénoïde, Force de Laplace, Auto et mutuelle induction, Couplage électromécanique. Il est évident que la réussite aux concours est difficile sans une solide maîtrise de la physique. Si vous éprouvez des difficultés en physique chimie, il est recommandé de bénéficier d’un professeur de physique chimie pendant votre année de maths spé.
Théorème d’Ampère en prépa
Méthode 1 : application du théorème d’Ampère.
1. Les symétries et antisymétries de la distribution de courant permettent de déterminer la direction du champ magnétique. La règle de la main droite (ou du bonhomme d’Ampère) permet de déterminer en plus le sens de .
2. Les invariances permettent de déterminer de quelle variable dépend.
3. On dessine le circuit d’Ampère en vert et on l’oriente. En quelques points bien choisis de ce circuit, on dessine en rouge et en vert.
4. On applique le théorème d’Ampère
On en déduit
Exemple.
Le champ magnétique créé par un fil rectiligne infini parcouru par un courant dans la direction et le sens de , à la distance de ce fil vaut
Déterminer
Méthode 2 : utiliser le théorème de superposition
Le champ créé par la superposition de deux distributions de courants est la somme des champs magnétiques créés par chaque distribution si elle était seule. Cette propriété découle de la linéarité des équations de Maxwell.
Exemple.
Deux fils rectilignes infinis parallèles, et , avec , distants de , sont parcourus par des courants de même intensité .
Quel est le champ magnétique en , milieu de si les courants sont dans le même sens ? s’ils sont dans des sens opposés ?
Tu veux réussir en physique chimie ?
Accède aux meilleurs exercices et résumés de cours
Travaille sur les annales en autonomie
Fais toi accompagner en cours à domicile
Les élèves que nous aidons en cours de physique -chimie à domicile recommandent à 98% nos profs
Avis Google France
★★★★★ 4,9 sur 5
Propriétés topographiques de
Méthode : analyser une carte de champ magnétique.
1. Une ligne de champ a pour tangente en tout point.
2. Le champ sort de la face nord, entre dans la face sud d’un aimant.
3. étant à flux conservatif (corollaire de div=0), le long d’un tube de champ magnétique, plus sa section est étroite, plus le champ est fort.
Exemple d’analyse de carte de champ magnétique
Voici l’allure des lignes de champ pour un aimant droit. Où le champ est-il le plus fort ?
Champ magnétique du solénoïde en maths spé
Méthode : savoir démontrer et connaître l’expression de créé par un solénoïde.
1. On << néglige les effets de bord >>, c’est-à-dire qu’on calcule le champ comme si le solénoïde était infiniment long.
2. On admet que le champ magnétique est nul à l’extérieur du solénoïde.
3. Soit un point à l’intérieur du solénoïde, à la distance de l’axe Le plan passant par et orthogonal à est plan de symétrie des courants donc
4. Il y a invariance par rotation d’angle et translation selon donc
5. Le circuit d’Ampère est un rectangle de longueur arbitraire sortant du solénoïde.
6. En notant l’intensité parcourant le solénoïde et le nombre de spires par mètre, il y a spires enlacées donc le théorème d’Ampère donne
donc
Exemple.de champ magnétique de solénoïde
Le fil utilisé pour faire le bobinage a pour diamètre . Quel est le champ magnétique créé par un courant ?
UN APPRENTISSAGE DYNAMIQUE ET COMPLET EN PHYSIQUE
Le confort de l'apprentissage chez vous
Force de Laplace en prépa MP, MPI, PC, PSI et PT
Méthode 1 : force de Laplace à uniforme et tige rectiligne.
Notons que le programme est formel : seul ce cas doit, théoriquement, être traité. Dans les faits, les suivants sont souvent rencontrés.
1. On oriente le vecteur le long de la tige et dans le sens du courant .
2. La force de Laplace (attention à ne pas confondre avec la force de Lorentz) vaut
Exemple.
Une tige de longueur , parcourue par , est placée parallèlement à un fil rectiligne infini parcouru par , dans le même sens que distant de .
Quelle est la force de Laplace subie par la tige ?
Méthode 2 : calcul intégral des forces de Laplace réparties.
Si n’est pas uniforme, si la tige n’est pas rectiligne
Exemple.
Une tige de longueur , parcourue par , est placée orthogonalement à un fil rectiligne infini parcouru par , de façon coplanaire, les extrémités de la tige sont à la distance et à la distance du fil.
Quelle est la force de Laplace subie par la tige ?
Auto et mutuelle induction en prépa
Méthode 1 : calcul direct d’une inductance propre
1. On définit l’intensité circulant dans le circuit. Son sens oriente le circuit. On calcule grâce au théorème d’Ampère.
2. On calcule le flux propre de ce champ magnétique créé par le circuit à travers lui-même.
3. On écrit et on en déduit
4. La loi de Faraday donne en convention générateur
Exemple.
Un solénoïde comporte spires, a une longueur et un rayon .
Quelle est son inductance propre ?
Méthode 2 : calcul d’une inductance propre par méthode énergétique.
1. On définit l’intensité circulant dans le circuit. Son sens oriente le circuit. On calcule grâce au théorème d’Ampère.
2. On calcule l’énergie magnétique
3. On identifie cette énergie à l’énergie électrocinétique
On en déduit
Exemple.
Un solénoïde comporte spires, a une longueur et un rayon .
Quelle est son énergie magnétique quand il est parcouru par ?
Méthode 3 : calcul d’une mutuelle-inductance.
1. On définit l’intensité du courant dans le bobinage 1, dans le 2. On détermine les champs et par application du théorème d’Ampère.
2. On calcule, au choix
* le flux de à travers le bobinage 2
* ou le flux de à travers le bobinage 1
3. On écrit ou et on en déduit la mutuelle inductance (l’égalité des expressions obtenue par l’une ou l’autre méthode est le théorème de Neumann).
Exemple.
Un solénoÏde comportant spires est emboîté dans un autre solénoïde comportant spires, ils on même rayon et même longueur .
Quelle est la mutuelle inductance ?
Méthode 4 : étude d’un circuit couplé par inductance mutuelle.
1. En notant la tension aux bornes de la bobine 1 parcourue par et celle aux bornes de la bobine 2 parcourue par , les lois électriques sont
2. En multipliant la première équation par et la seconde par , on voit apparaître les énergies
et l’énergie de couplage
Exemple.
On alimente la bobine 1 avec un générateur de tension de résistance interne , on ferme la bobine 2 sur un résistor .
Quel est le système d’équations vérifiées par ?
STAGE INTENSIF EN PRÉPA SCIENTIFIQUE
Profite de tes vacances pour progresser en vue des concours.
96% de réussite aux concours
44% dans le TOP 10
99% de recommandation
Avis Google France ★★★★★ 4,9 sur 5
Couplage électromécanique
Méthode : étude d’un système électromécanique.
L’exemple typique est l’étude de la tige sur les rails de Laplace.
1. On définit qualitativement la généalogie des phénomènes : quelle est l’origine du phénomène (force, mouvement, générateur, etc.), puis la chaîne des conséquences par aspect mécanique, électrique, induction, force de Laplace, etc.
2. On flèche le circuit et on définit des axes.
3. On écrit l’équation mécanique sans oublier la force de Laplace.
4. On dessine le circuit électrique équivalent, sans oublier la fém d’induction.
5. Deux alternatives sont possibles.
5.a. On résout le système dont les inconnues sont en général l’intensité et la position du rail de Laplace
5.b. En multipliant l’équation électrique par et l’équation mécanique par la vitesse, on obtient deux équations homogènes à des puissances. On met en exergue, on nomme et on interprète les différents termes, et on veille à vérifier une loi importante, qui traduit le couplage électromécanique : la puissance de la force de Laplace est exactement opposée à la puissance d’induction.
Exemple de système électro mécanique
Un rail de Laplace de longueur et de masse se déplace en translation () sans frottement sur des rails horizontaux parallèles plongés dans un champ magnétique vertical . Le circuit comporte un générateur , la résistance de la tige est .
Quel est le système vérifié par ?
Avant de s’entraîner sur les annales, assurez-vous de vos connaissances et corrigez vos lacunes grâce à quelques cours en ligne de physique-chimie en Maths Spé :
- Cours sur les ondes dans le vide en prépa MP, MPI, PT, PC et PSI
- Résume de cours les ondes dans les milieux maths spe
- Cours sur la physique quantique en prépa maths spé
- Cours maths spe : l’optique physique
- Cours gratuit de maths spé sur la physique statistique
- Exercices corrigés magnetostatique et induction en prépa