Electricité - LD Didactic
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1. Fig 4 Montage exp rimental pour la mesure du champ magn tique sur un conducteur droit Fig 5 Montage exp rimental pour la mesure du champ magn tique sur des conducteurs annulaires X HER l ME PAPA ET DLL LL DLL LEUL DLL LL UD LLLI P3 3 4 1 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Exemple de mesure Tab 4 Champ magn tique B des boucles conductrices en fonction de la distance x a Champ magn tique d un conducteur droit X B X B X B Tab 1 Champ magn tique B du conducteur droit en fonction mm mT mm mT mm mi de l intensit du courant I distance s 0 2R 40 mm 2R 80 mm 2R 120 mm i B 10 0 005 10 0 015 A mT 7 5 0 015 9 0 02 0 0 00 5 0 035 8 0 03 2 0 13 4 0 06 7 0 04 9 0 04 4 0 27 3 0 11 6 0 05 7 5 0 06 6 0 40 2 5 0 14 5 0 08 6 0 08 051 2 0 21 4 0 11 4 5 0 11 10 0 64 1 5 0 33 3 0 16 3 0 15 12 0 76 1 0 45 2 0 23 1 5 0 19 14 0 91 0 5 0 58 1 0 29 0 0 21 16 1 025 0 0 64 0 0 32 1 5 0 19 18 1 15 0 5 0 58 1 0 3 3 0 15 T 128 1 0 46 2 0 24 4 5 0 11 1 5 0 32 3 0 17 6 0 07 2 0 22 4 0 11 7 5 0 05 Tab 2 Champ magn tique B du conducteur droit en fonctio2. le conducteur _ Ho 2 B An l 11 Fig 2 Champ magn tique d un fil infiniment long et que les lignes de champ voluent concentriquement par rapport l axe du cylindre voir fig 2 Le champ magn tique P3 3 4 1 Mat riel 1 jeu de quatre conducteurs 516 235 1 teslam tre 51662 1 sonde B axiale 51661 1 sonde B tangentielle 516 60 1 c ble de connexion 6 p les 50116 1 alimentation courant fort 52155 1 petit banc d optique 460 43 1 support pour l ments enfichables 46021 2 noix Leybold 30101 1 pied en V grand mod le 300 01 1 jeu de 6 douilles de connexion 501 644 C bles d exp rience 2 5 mm d une boucle de courant circulaire de rayon R la distance x sur un axe passant par le centre de la boucle est 2 127 R l1 R 2 Ses lignes de champ voluent parall lement l axe voir fig 3 B Dans l exp rience on mesure le champ magn tique des conducteurs mentionn s avec une sonde B axiale ou tangen tielle Leurs capteurs de Hall surface mince sont sensibles perpendiculairement leur surface c d qu il est aussi possible de d terminer la direction du champ magn tique en plus de son intensit On v rifie l influence de la distance r sur la densit de flux magn tique B sur le conducteur droit et l influence de la coordonn e spatiale x
3. sur le rayon R sur les conducteurs annulaires ainsi que la proportionnalit entre la densit de flux magn tique B et l intensit du courant sur les deux conducteurs Fig 3 Champ magn tique d un conducteur annulaire LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Montage et r alisation a Champ magn tique d un conducteur droit Le montage exp rimental est repr sent sur la fig 4 Installer le petit banc d optique dans le grand pied en V et le positionner l horizontale Monter le support pour l ments enfichables a avec la noix Leybold Enficher le support pour conducteur droit b1 fixer le conducteur droit et le brancher l alimentation en courant fort Brancher la sonde B tangentielle au teslam tre et ajuster le z ro de celui ci voir mode d emploi du teslam tre Pour finir monter la sonde B tangentielle dans la noix Leybold bord gauche de la noix Leybold la graduation 50 0 cm et l orienter vers le centre du conducteur droit lat ralement et en hauteur Amener le conducteur droit juste jusqu au capteur de Hall c1 distance s 0 Augmenter le courant I de la bobine de 0 20 A par pas de 2 A mesurer le champ magn tique B et noter les valeurs mesur es Avec 20 A d placer pas pas la sonde B vers la droite mesurer le champ magn tique B suivant la distance s et noter les valeurs mesur es b Champ magn tique de boucles conductrices annulaires
4. 0110 Kem Sel A N LEYBOLD Fa Electricit LEYBOLD Fiches d exp riences Magn tostatique de physique Loi de Biot et Savart Mesure du champ magn tique sur un conducteur droit et sur des boucles conductrices Objectifs exp rimentaux M Mesure du champ magn tique sur un conducteur droit et sur des boucles conductrices en fonction de l intensit du courant Mesure du champ magn tique sur un conducteur droit en fonction de l cartement de l axe du conducteur M Mesure du champ magn tique sur des conducteurs annulaires en fonction du rayon de la boucle et de la distance sur l axe central Notions de base Le champ magn tique B d un conducteur quelconque parcou ru par un courant au point P se compose d apr s la loi de Biot et Savart des contributions o l r dB 2 ds x 1 mo 4m 10 s constante de champ magn tique des divers segments de conducteur dont la longueur et la direction sont d crites par le vecteur ds r est ici le rayon vecteur du conducteur au point P voir fig 1 Le calcul de tout le champ magn tique exige donc la r solution d une int grale Des solutions analytiques ne peuvent tre indiqu es que pour des conducteurs avec des sym tries par ticuli res C est ainsi que le champ magn tique d un fil infini ment long la distance r de l axe vaut Fig 1 Calcul du champ magn tique d un conducteur travers par un courant sous forme d int grale sur
5. Le montage exp rimental est repr sent sur la fig 5 Remplacer le support pour conducteur droit par l adapta teur pour boucles conductrices b2 puis enficher la boucle conductrice de 40 mm de diam tre Pour l alimentation en courant de la boucle conductrice enficher le c ble d exp rience dans les douilles du support pour l ments enfichables a Brancher la sonde B axiale au teslam tre et ajuster le z ro voir mode d emploi du teslam tre Pour finir monter la sonde B axiale dans la noix Leybold bord gauche de la noix Leybold la graduation 70 0 cm et l orienter vers le centre de la boucle conductrice Positionner la boucle conductrice le plus exactement pos sible vers le capteur de Hall c2 Augmenter le courant I de la bobine de 0 20 A par pas de 2 A mesurer le champ magn tique B et noter les valeurs mesur es Avec 20 A d placer pas pas la sonde B vers la droite et vers la gauche mesurer le champ magn tique B en fonction de la coordonn e spatiale x et noter les valeurs mesur es Remplacer la boucle conductrice de 40 mm par celle de 80 mm puis par celle de 120 mm et nouveau mesurer le champ magn tique en fonction de la coordonn e spa tiale x LEYBOLD Fiches d exp riences de physique P3 3 4 1 S z ARR CRAN ARRARAAAAN TEA 51662
6. mp magn tique B du conducteur droit dans la repr sentation 1 B f r Fig 9 Champ magn tique B de la boucle conductrice 40 mm de diam tre en fonction de l intensit du courant LEYBOLD DIDACTIC GMBH Leyboldstrasse 1 D 50354 H rth Phone 02233 604 0 Telefax 02233 604 222 Telex 17 223 332 LHPCGN D by Leybold Didactic GmbH Printed in the Federal Republic of Germany Technical alterations reserved
7. n 2 5 0 15 5 0 08 9 0 03 de la distance s qui s pare la surface du conducteuretla sonde 3 0 1 6 0 05 B intensit du courant 20 A 4 0 05 7 0 04 B 5 0 035 8 0 025 am mT 7 5 0 01 9 0 02 0 1 28 10 0 005 10 0 015 1 0 97 2 0 77 3 0 64 4 0 55 5 0 48 6 0 43 7 0 395 8 0 35 9 0 33 10 0 31 15 0 21 20 0 17 25 0 14 30 0 11 40 0 085 b Champ magn tique de boucles conductrices Tab 3 Champ magn tique B de la boucle conductrice de 40 mm de diam tre en fonction de l intensit du courant I l B A mT 0 0 2 0 07 4 0 13 6 0 19 8 0 26 10 0 32 12 0 38 14 0 45 16 0 51 18 0 58 20 0 64 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique 0 4 0 10 20 4 A P3 3 4 1 10 20 30 40 r Fig 6 Champ magn tique B du conducteur droit en fonction de l intensit du courant I Exploitation et r sultat a Champ magn tique d un conducteur droit L influence de l intensit du courant I sur le champ magn tique B pour le conducteur droit est repr sent e graphiquement sur la fig 6 Les valeurs mesur es cf tab 1 sont r parties dans le cadre de la pr cision de mesure sur la droite passant par l origine qui est trac e c d que le champ magn tique B et l intensit du courant I sont proportionnels entre eux La fig 7 donne une repr sentation graphique des valeurs mesur es du tab 2 On a ici tenu compte du fait que la dis
8. tance s entre la surface du conducteur et le bord de la sonde B qui est indiqu e dans le tableau diff re de l cartement r de l axe du fil intervenant dans l quation I La diff rence r s 3 mm se compose du rayon r 2 mm du conducteur droit et de la distance s 1 mm entre le bord de la sonde B et le centre du capteur de Hall voir fig 4 La courbe trac e sur la fig 4 a t calcul e conform ment l quation I pour I 20 A Dans la repr sentation de la fig 8 la courbe correspond une droite passant par l origine b Champ magn tique de boucles conductrices La fig 9 montre la subordination du champ magn tique B l intensit du courant pour un conducteur annulaire Ici aussi la co ncidence entre les valeurs mesur es cf tab 3 et la droite passant par l origine qui est trac e v rifie la proportionnalit entre le champ magn tique B et l intensit du courant I Sur la fig 10 c est la subordination du champ magn tique B la coordonn e spatiale x qui est repr sent e pour les trois conducteurs annulaires Les droites trac es ont t calcul es conform ment l quation Il pour l intensit du courant 20 A Fig 10 Champ magn tique B de boucles conductrices de rayon R en fonction de la coordonn e spatiale x OR 60 mm R 40 mm LI R 20 mm Fig 7 Champ magn tique B du conducteur droit en fonction de l cartement r de l axe du conducteur Fig 8 Cha
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