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1. Fig 6 Force lectromotrice induite en fonction du nombre de paires d aimants 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 reserved2. U proportionnelle la variation du flux magn tique est induite ses extr mit s dp dt Avec la vitesse dt de la boucle conductrice on obtient finalement pour la tension induite U B b v U 111 v V Dans l exp rience trois boucles conductrices de largeur diff rente sont sur un chariot Deux des boucles conductrices sont rectangulaires et sont de largeur b 4 cm et b 2 cm La troisi me est trap zo dale avec une largeur effective b 4 cm cos 45 2 8 cm Par l interm diaire d un fil on d place le chariot avec les boucles conductrices pour le faire traverser un champ magn tique l aide d un moteur d exp riences Il est possible de moduler la vitesse laquelle ce chariot est tir travers le champ magn tique en enroulant le fil via un accou plement axe tag donc de diff rents diam tres le moteur tournant vitesse constante On renoncera une mesure absolue de la vitesse du chariot pour une vitesse de rotation constante du moteur les vitesses pour des diam tres d finis de l axe se comportent comme 1 2 4 Le champ magn tique est g n r par des aimants permanents cylindriques dispos s par paire et situ s entre deux grandes plaques parall les en fer Des pi ces polaires sont plac es entre les plaques sur toute la longueur de celles ci elles garantissent un champ magn tique suffisamment homog ne en cas de r partition r guli re des aimants Pour modifier l in
3. du rail de guidage ainsi qu illustr sur la fig 1 et le brancher l unit de commande et de r glage Fig 1 Montage exp rimental LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Enfiler le fil fix au chariot d dans le per age de la but e de fin de course b puis le placer dans la fente a de l accouplement voir fig 2 Enrouler le fil en lui faisant faire environ un tour sur le bout d axe de l accouplement au diam tre le plus petit Tenir compte du sens de rotation du moteur et veiller ce que le fil de p che coulisse bien Faire un essai pour tre s r que le fil de p che s enroule bien sans se superposer car sinon le diam tre de l enrou lement et donc la vitesse du chariot ne resteraient pas constants lors de l exp rience Brancher le c ble blind f du chariot au microvoltm tre et choisir la plage de mesure 10 4 V Fig 2 Enfilage du fil de p che dans le per age de la but e de fin de course et fixation l accouplement limiteur de couple igi V xiL Vs D 53213 LEYBOLD Fiches d exp riences de physique R alisation Pour prot ger le microvoltm tre contre les surtensions en cas de refoulement rapide des boucles conductrices il y a un microcommutateur h l extr mit avant du cha
4. le diam tre moyen de l axe mettre le moteur d ex p riences en marche mesurer la force lectromotrice in duite et la noter Recommencer la mesure avec le plus grand diam tre de l axe b Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la largeur de la boucle conductrice En modifiant la position du cavalier g brancher la boucle conductrice trap zo dale b 2 8 cm Choisir le plus grand diam tre de l axe et mettre le moteur d exp riences en marche mesurer la force lectromotrice induite et la noter Brancher la boucle conductrice troite b 2 cm en modi fiant la position du cavalier et recommencer la mesure P3 4 2 1 c Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la densit de flux magn tique L inhomog n it du champ augmente au fur et mesure que le nombre de paires d aimants diminue P our qu elle soit la plus faible possible les aimants permanents sont plac s exacte ment aux marques de positionnement sp cifi es En changeant le cavalier g de place brancher la boucle conductrice large b 4 cm Enlever deux paires d aimants de l appareil induction et disposer les six paires d aimants restantes surles marques de positionnement 6 Choisir le plus grand diam tre de l axe et mettre le moteur d exp riences en marche mesurer la force lectromotrice induite et la noter Recommencer chaque fois les mesures avec n 5 4 3 et 2 paires d aimant
5. riot qui s pare l appareil de mesure branch des boucles induction voir fig 3 Ne renvoyer le chariot que lorsque le microcommutateur est enfonc En renvoyant le chariot sur la but e plac e sur le rail de guidage l accouplement glisse compl tement Cela vite la rupture du fil de p che ou la chute du montage exp rimental Fig 3 Renvoi du chariot via le microcommutateur pour l isolation galvanique entre le microvoltm tre et les boucles conduc trices a Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la vitesse de la boucle conductrice Contr ler l offset du microvoltm tre au d but de chaque me sure Si besoin est proc der la mise z ro de l affichage en appuyant sur le bouton poussoir Auto Comp et ventuelle ment par r glage de pr cision sur le potentiom tre d offset voir mode d emploi du microvoltm tre Enenfichantle cavalier g surle chariot brancher la boucle conductrice la plus large b 4 cm voir fig 1 Choisir le plus petit diam tre de l axe de l accouplement mettre le moteur d exp riences en marche et r gler la vitesse de rotation de mani re ce qu une force lectro motrice induite d environ 50 mV soit affich e sur le micro voltm tre Arr ter le moteur d exp riences sans d r gler le bouton de r glage de la vitesse de rotation et renvoyer le chariot alors que le microcommutateur est enfonc Pour finir noter la valeur exacte de la tension Choisir
6. s touten disposant les paires d aimants aux marques de positionnement correspondantes Exemple de mesure et exploitation a Influence de la vitesse v de la boucle conductrice Tab 1 Force lectromotrice induite U en fonction de la vi tesse v de la boucle d induction n 8 b 4 cm X u Vo uV 1 50 2 101 4 204 La proportionnalit entre la force lectromotrice induite U et la vitesse de la boucle est v rifi e sur la fig 4 Fig 4 Force lectromotrice induite en fonction de la vitesse U uV N 200 100 0 H 0 1 2 3 4 V Vo P3 4 2 1 b Influence de la largeur b des boucles conductrices Tab 2 Force lectromotrice induite U en fonction de la largeur b de la boucle d induction n 8 v 4 Vo LEYBOLD Fiches d exp riences de physique c Influence de la densit de flux magn tique Tab 3 Force lectromotrice induite U en fonction du nombre n de paires d aimants v 4 vo b 4 cm La proportionnalit entre la force lectromotrice induite U et la largeur b de la boucle est v rifi e sur la fig 5 Fig 5 Force lectromotrice induite en fonction de la largeur de boucle b u 3 u cm uV uV 4 204 8 204 2 8 146 6 160 2 108 5 138 4 108 3 80 2 54 La proportionnalit entre la force lectromotrice induite U et le champ magn tique B est v rifi e sur la fig 6 a 4 100
7. tensit du champ magn tique il suffit de faire varier le nombre d aimants permanents utilis s P3 4 2 1 Mat riel 1 appareil induction avec boucles conductrices 51640 6 paires d aimants cylindriques 51048 1 moteur d exp riences 34735 1 unit de commande et de r glage POUF 34735 s a sun an gra d a de 347 36 1 microvoltm tre 532 13 Montage Des marques pour les positions des aimants sont indiqu es sur l appareil induction En cas d emploi de n paires d aimants n 2 3 4 5 6 8 il faut chaque fois installer un aimant l endroit d sign par n De l g res variations du champ magn tique B sont in vitables L homog n it peut tre am lior e si on commence par placer tous les aimants au milieu du corps de base pour ensuite les d placer r guli rement vers les marques de positionnement 8 Faire attention ce que les aimants entre les plaques en fer aient la m me polarit Les p les sont caract ris s par des couleurs Le montage exp rimental est repr sent sur la fig 1 Sortir le rail de guidage c pour le chariot de l appareil induction Positionner les aimants polarit identique entre les pla ques en fer e par paire gauche et droite du chariot Placer l accouplement a dans le mandrin de serrage du moteur d exp riences Mettre le moteur d exp riences devant la face terminale
8. x r N d LEYBOLD Electricit Induction lectromagn tique Induction dans une boucle conductrice en mouvement LEYBOLD Fiches d exp riences de physique Objectifs exp rimentaux Mesure de la force lectromotrice induite dans une boucle conductrice d plac e travers un champ magn tique E Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la vitesse de la boucle conductrice M Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la largeur de la boucle conductrice E Mesure de la force lectromotrice induite en fonction de la densit de flux magn tique Notions de base Si une boucle conductrice se trouve dans un champ magn ti que B le flux magn tique qui la traverse est alors p B A 1 A est ici la surface d limit e par la boucle conductrice elle est perpendiculaire au champ magn tique Si on retire la boucle conductrice d un champ magn tique la surface A travers e par le champ magn tique diminue Si on d place une boucle conductrice rectangulaire de largeur b autour du segment dx la surface change alors de la valeur dA b dx et le flux magn tique varie donc lui aussi de la valeur dd B b dx La variation du flux par intervalle de temps dt est donc la suivante d dt dx B b t II Si on utilise une boucle conductrice ouverte les lectrons se d placent jusqu ce que leur propre champ inverse compense la force de Lorentz Une tension
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