QCM : Bases de la RMN et des ondes — 17 questions

Explication

Une onde transporte de l’énergie par propagation d’une perturbation, sans transport global de matière. Elle nécessite un milieu matériel lorsqu’elle est mécanique, mais une onde électromagnétique peut aussi se propager dans le vide. L’amplitude, la période et la fréquence décrivent respectivement l’écart maximal, la durée d’un cycle et le nombre de cycles par seconde; la célérité désigne la vitesse de propagation.

Explication

Le champ $B_0$ oriente les spins, puis le champ de radiofréquence $B_1$ les excite à la fréquence de Larmor. Lorsque $B_1$ est arrêté, les spins se relaxent vers l’état fondamental ; la relaxation longitudinale augmente l’aimantation longitudinale, tandis que la relaxation transversale diminue l’aimantation transversale.

Explication

Une onde électromagnétique correspond à des champs électrique et magnétique associés, perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation. Dans le vide, sa célérité vaut $c = 3 \cdot 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$.

Explication

La magnétostatique étudie les situations où le champ magnétique ne dépend pas du temps. Les matériaux ferromagnétiques, comme le fer, le cobalt et le nickel, sont sensibles au magnétisme et peuvent former des aimants permanents. La relation correcte est $1\,\mathrm{G}=10^{-4}\,\mathrm{T}$, et non $10^{-2}\,\mathrm{T}$.

Explication

La fréquence est le nombre de cycles effectués par seconde, tandis que la longueur d’onde est la distance parcourue pendant un cycle. La célérité décrit la vitesse de propagation de l’onde, et la vitesse de vibration décrit le mouvement local des particules.

Explication

La magnétostatique étudie les champs magnétiques indépendants du temps. Le champ magnétique est vectoriel et ses unités sont le tesla et le gauss. La conversion correcte est $1\,\mathrm{G}=10^{-4}\,\mathrm{T}$, donc $1\,\mathrm{T}=10^4\,\mathrm{G}$. Les matériaux ferromagnétiques sont sensibles au magnétisme, contrairement aux matériaux non ferromagnétiques.

Explication

Un son pur est associé à une vibration acoustique sinusoïdale de fréquence unique. Un son complexe rassemble plusieurs sons purs, caractérisés par des fréquences et des amplitudes différentes.

Explication

La force de Laplace concerne une portion de fil parcourue par un courant dans un champ magnétique. La force de Lorentz concerne une charge en mouvement, et une trajectoire circulaire de cette charge possède un rayon appelé rayon de Larmor. Le moment magnétique d’une boucle est perpendiculaire à la boucle et orienté selon la règle de la main droite.

Explication

Le champ magnétique caractérise notamment l’influence d’un aimant et possède une direction ainsi qu’un sens, car il est vectoriel. Le tesla et le gauss sont ses unités usuelles. Un gauss vaut $10^{-4}\,\mathrm{T}$, tandis qu’un tesla vaut $10^4\,\mathrm{G}$. La magnétostatique porte sur des champs indépendants du temps.

Explication

Tout courant électrique crée un champ magnétique autour de lui, dont le sens se détermine avec la règle de la main droite. Les lignes de champ sont fermées et s’orientent du sud vers le nord dans l’aimant, puis du nord vers le sud à l’extérieur. Dans un aimant droit, elles sont resserrées près des pôles, où le champ est plus intense.

Explication

Le seuil d’audition est fixé à 0 dB et les niveaux de 0 à 80 dB sont considérés comme normaux. Le risque de lésions apparaît au-delà de 80 dB, tandis que le seuil de douleur est dépassé au-delà de 120 dB.

Explication

Une onde transversale vibre perpendiculairement à sa direction de propagation, tandis qu’une onde longitudinale vibre parallèlement à cette direction. La célérité désigne la propagation de l’onde et non le mouvement local des particules.

Explication

Dans le vide, la célérité des ondes électromagnétiques est $c = 3 \cdot 10^8\ \mathrm{m\,s^{-1}}$. Les valeurs proposées de $3 \cdot 10^6\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ et $3 \cdot 10^{10}\ \mathrm{m\,s^{-1}}$ sont incorrectes.

Explication

L’aimant principal est produit par un solénoïde horizontal placé dans un cryostat, formant une bobine supraconductrice. Des antennes entourant le patient mesurent le signal ; elles ne produisent donc pas le champ principal.

Explication

La loi de Biot et Savart permet de calculer le champ magnétique produit par différentes géométries parcourues par un courant. La force de Lorentz agit sur une charge en mouvement dans un champ magnétique, tandis que la force de Laplace agit sur une portion de fil parcourue par un courant. Le moment magnétique d’une boucle est perpendiculaire à celle-ci et orienté par la règle de la main droite.

Explication

Un moment magnétique non nul apparaît lorsqu’un noyau contient un nombre impair de protons ou de neutrons. L’hydrogène est particulièrement utilisé en IRM en raison de sa grande abondance.

Explication

La loi de Biot et Savart permet de calculer le champ magnétique pour un fil rectiligne infini, une ou plusieurs spires circulaires et un solénoïde infini. Elle utilise la géométrie du dispositif et l’intensité du courant. Le rayon de Larmor désigne un rayon de trajectoire, tandis que la force de Lorentz désigne la force exercée sur la charge.