Aide
technique laboratoire
(
d'après
concours 2006)
champ
magnétique ; circuit RC ; optique :
lentilles.
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Champ
magnétique
:
- On désire
réaliser le spectre magnétique d'un aimant
en U. Quel matériel faut-il utiliser ?
Schématiser le spectre obtenu.
- Quel est la nature du champ magnétique dans
l'entrefer de l'aimant ?
- A l'aide d'une aiguille
aimantée on souhaite identifier les pôles de
l'aimant. Expliquer l'expérience
réalisée.
- On veut étudier le champ
magnétique crée par un
solénoïde. On dispose du matériel
suivant : solénoïde, multimètre,
teslamètre relié à une sonde de
mesure, fils de connexion, résistance ajustable,
générateur de tension continue. Faire un
schéma légendé du circuit à
réaliser pour faire varier et mesurer
l'intensité du courant qui traverse le
solénoïde.
- Quels sont les réglages à effectuer sur
les appareils avant toute mesure de la valeur du champ
magnétique.
I(A)
|
0
|
1
|
1,5
|
2
|
2,2
|
2,4
|
2,6
|
2,8
|
3
|
B( mT)
|
0
|
3,1
|
4,3
|
5,8
|
6,3
|
6,9
|
7,6
|
8,4
|
8,6
|
-Tracer le graphe donnant la variation de B en fonction
de I. Quelle relation existe t-il entre B et I ? Calculer
le coefficient directeur de la droite.
corrigé
Matériel pour réaliser le spectre
magnétique d'un aimant en U :
limaille de fer, aimant en U,
plaque de verre ; chaque grain de limaille se comporte comme
une petite boussole qui s'oriente dans le champ de l'aimant
Le spectre obtenu
:
Nature du champ magnétique dans l'entrefer de
l'aimant : champ uniforme.
A l'aide d'une aiguille
aimantée on souhaite identifier les pôles de
l'aimant :
La nature des pôles de
l'aiguille aimantée sont connus ; l'aiguille
aimantée est placée à proximité
de l'aimant ; le pôle nod de l'aiguile pointe vers le
pôle sud de l'aimant.
On veut étudier le champ
magnétique crée par un solénoïde.
Schéma légendé du circuit à
réaliser pour faire varier et mesurer
l'intensité du courant qui traverse le
solénoïde.
Réglages à effectuer sur les appareils avant
toute mesure de la valeur du champ magnétique :
réglage du zéro.
Graphe donnant la variation de B en
fonction de I :
B et I sont proportionnels : B= 2,9
10-3 I avec B en T et I en A.
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Circuit
RC :
Un dipôle RC est soumis
à une tension "carrée", u0
délivrée par un générateur basse
fréquence (GBF).
A l'aide d'un oscilloscope bicourbe
on veut visualiser simultanément la tension
uG délivrée par le
générateur et la tension uC aux
bornes du condensateur.
- Représenter sur le
schéma les branchements de l'oscilloscope ainsi
que les flèches-tensions
correspondantes.
- On observe l'oscillogramme
suivant :
A quelle courbe corrspond la
tension uG ? la tension uC ?
Calculer la période puis la fréquence de la
tension uG.
Commenter l'allure de la courbe B.
Choisir parmi les valeurs suivantes la valeur
approximative de la constante de temps
t
du dipôle RC. 5 ms ; 2 ms ; 1 ms.
corrigé
La courbe A correspond la tension
uG ; la courbe B à la tension
uC.
La période : 10 ms correspondent à une
période ( lecture graphe A) ; T= 0,01 s ; f=1/T= 100
Hz.
L'allure de la courbe B : partie
croissante ( charge du condensateur) ; partie
décroissante ( décharge du condensateur)
La valeur approximative de la constante de temps
t
du dipôle RC :
La charge est pratiquement
terminée à t = 5 t
= 5 ms d'où t
= 1 ms.
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Optique
:
- Parmi les valeurs ci-dessous,
entourer les valeurs possibles pour l'indice de
réfraction d'un milieu transparent : 0,5 ; 1 ; 1,5
; -1,5 ; -0,5 ; 2.
- Représenter le symbole
d'une lentille convergente, d'une lentille
divergente.
- Comment distinguer rapidement
ces deux types de lentilles ?
- On dispose de : banc d'optique,
lentille de 5 dioptries, diaphragme réglable,
lanterne, objet diffusant dehauteur 1 cm,
écran.
- Quelle est la distance focale de la lentille
utilisée ? Donner son unité.
- Est ce une lentille convergente ou divergente ?
Justifier.
- De quelle grandeur la dioptrie est-elle l'unité
?
- On place l'objet à 50 cm de la lentille. Faire
un schéma représentant à l'echelle,
l'objet, la lentille et l'image A'B' de l'objet à
travers la lentille.
- Retrouver la position de l'image par calcul. Donner le
grandissement.
corrigé
Un indice de réfraction est positif et
supérieur où égal à 1 ; valeurs
possibles : 1 ; 1,5 ; 2.
Symbole d'une lentille convergente
: <--------------> ; symbole d'une lentille divergente
: >-----------------<
On distingue rapidement ces deux
types de lentilles par le toucher : la lentille convergente
a des bords plus minces que le centre ; une lentille
divergente a les bords plus épais que le
centre.
La distance focale de la lentille
utilisée vaut f'=1/5 = 0,2 m
La vergence étant positive
+5 dioptries = +5 d,
la lentille est convergente.
position de l'image par calcul
: les distances algébriques sont
écrites en bleu et en gras.
formule de conjugaison des
lentilles minces : 1/f' =
1/OA'-1/OA
avec
OA
= -0,5 m ; 1/f' = 5.
1/OA'
= 1/f' +
1/OA
= 5-1/0,5 = 3 ;
OA'
=1/3 = 0,33 m.
grandissement : g
=
OA'
/OA
= 0,33 / (-0,5) = -0,67.
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