Flashcards : Champ magnétostatique et applications (54 cartes)

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1Question

Quelles sont les deux sources d’un champ magnétique en régime statique ?

Réponse

Les aimants permanents et les courants électriques circulant dans une boucle fermée.

2Question

Quelle est la valeur approximative du champ magnétique terrestre ?

Réponse

5×10−5 T5\times10^{-5}\,\mathrm{T}

3Question

Pourquoi le principe de superposition s’applique-t-il au champ magnétique ?

Réponse

Parce que les équations fondamentales de l’électromagnétisme sont linéaires.

4Question

Quel est le flux magnétique à travers toute surface fermée ?

Réponse

Il est nul.

5Question

De quoi dépend le flux magnétique à travers une surface ouverte ?

Réponse

Uniquement de son contour.

6Question

Comment les règles de symétrie et d’invariance de B⃗\vec B se comparent-elles à celles du champ électrique ?

Réponse

Les règles de symétrie sont opposées, mais les règles d’invariance sont identiques.

7Question

Que déterminent les invariances de la distribution de courant pour B⃗\vec B ?

Réponse

Les variables dont dépend le champ magnétique.

8Question

Quelle forme ont les lignes de champ magnétostatique ?

Réponse

Ce sont des courbes fermées qui enlacent des courants ou traversent un aimant équivalent.

9Question

Que révèle le resserrement des lignes de champ magnétique ?

Réponse

Un champ magnétique plus intense.

10Question

Comment les lignes de champ magnétique se comportent-elles en un point ?

Réponse

Elles n’y convergent ni n’en divergent.

11Question

À quelle condition géométrique un circuit fermé possède-t-il un moment magnétique ?

Réponse

Il est de petite taille par rapport à la distance d’étude et indéformable.

12Question

Vers quelles zones un dipôle magnétique est-il entraîné dans un champ extérieur ?

Réponse

Vers les zones où le champ est intense.

13Question

Qu’est-ce que l’aimantation d’un matériau ?

Réponse

Sa densité volumique de moment magnétique.

14Question

Quelles matières en mouvement produisent le champ terrestre dans le noyau externe ?

Réponse

De la matière magnétique et des particules partiellement chargées.

15Question

À quel modèle ressemble le champ terrestre ?

Réponse

À un dipôle d’axe Nord-Sud.

16Question

Que deviennent les particules chargées solaires après leur ionisation des atomes de la haute atmosphère ?

Réponse

Les atomes émettent des photons en revenant à un état stable.

17Question

Quelle relation exprime le théorème d’Ampère ?

Réponse

∮B⃗⋅dℓ⃗=μ0Ienlaceˊ\oint\vec B\cdot d\vec\ell=\mu_0 I_{\mathrm{enlacé}}

18Question

De quoi dépend le signe du courant enlacé dans le théorème d’Ampère ?

Réponse

De l’orientation du contour.

19Question

Que faut-il étudier avant d’appliquer le théorème d’Ampère ?

Réponse

Les symétries et les invariances.

20Question

Que déterminent les symétries dans l’étude du champ magnétique ?

Réponse

La direction de B⃗\vec B.

21Question

Dans un solénoïde long sans effet de bord, quel est le champ magnétique intérieur ?

Réponse

Il est uniforme, parallèle à l’axe et vaut μ0nI\mu_0 nI.

22Question

Dans un solénoïde long sans effet de bord, quel est le champ magnétique extérieur ?

Réponse

Il est nul.

23Question

Comment l’inductance LL relie-t-elle le flux total d’une bobine à son courant ?

Réponse

Φbobine=LI\Phi_{\mathrm{bobine}}=LI.

24Question

Quelle est l’inductance d’un solénoïde long de NN spires, section SS et longueur dd ?

Réponse

L=μ0N2SdL=\frac{\mu_0N^2S}{d}.

25Question

Quelle énergie magnétique possède une bobine parcourue par un courant ii ?

Réponse

Ebobine=12Li2\mathcal E_{\mathrm{bobine}}=\frac12Li^2.

26Question

Quelle est la divergence du champ magnétique selon la loi de Maxwell-Thomson ?

Réponse

div⁡B⃗=0\operatorname{div}\vec B=0

27Question

Quelle relation exprime la forme locale du théorème d’Ampère ?

Réponse

rot⁡B⃗=μ0j⃗\operatorname{rot}\vec B=\mu_0\vec j

28Question

Quelle loi exprimant le champ créé par un courant est hors programme ?

Réponse

La loi de Biot et Savart.

29Question

Dans quelle unité le champ magnétique s’exprime-t-il ?

Réponse

En teslas.

30Question

Quelle est la dimension du champ magnétique ?

Réponse

kg A−1 s−1\mathrm{kg\,A^{-1}\,s^{-1}}

31Question

Que permet de déterminer un plan de symétrie ou d’antisymétrie du courant pour B⃗\vec B ?

Réponse

La direction du champ en un point situé dans ce plan.

32Question

Quelle est la forme du champ magnétique créé par un fil infini parcouru par un courant ?

Réponse

B⃗(H)=B(r)U⃗θ\vec B(H)=B(r)\vec U_\theta

33Question

De quelle distance dépend l’intensité du champ créé par un fil infini ?

Réponse

De la distance à l’axe du fil.

34Question

Quelle expression décrit le champ d’un dipôle magnétique à la distance rr ?

Réponse

B⃗≃μ0mcos⁡θ2πr3e⃗r+μ0msin⁡θ4πr3e⃗θ\vec{B}\simeq\frac{\mu_0m\cos\theta}{2\pi r^3}\vec e_r+\frac{\mu_0m\sin\theta}{4\pi r^3}\vec e_\theta.

35Question

Quelle valeur vaut le moment magnétique d’une spire de 10 cm210\,\mathrm{cm^2} parcourue par 1 A1\,\mathrm{A} ?

Réponse

Environ 10−3 A m210^{-3}\,\mathrm{A\,m^2}.

36Question

Quel est le moment magnétique approximatif de la Terre ?

Réponse

Environ 8×1022 A m28\times10^{22}\,\mathrm{A\,m^2}.

37Question

Quelle est l’expression du magnéton de Bohr dans le modèle planétaire de l’hydrogène ?

Réponse

μB=eℏ2m≃9,2×10−24 A m2\mu_B=\frac{e\hbar}{2m}\simeq9,2\times10^{-24}\,\mathrm{A\,m^2}.

38Question

Quelle aimantation à saturation le cours estime-t-il pour un solide cristallin de paramètre a≃0,2 nma\simeq0,2\,\mathrm{nm} ?

Réponse

Environ 106 A/m10^6\,\mathrm{A/m}.

39Question

Comment l’axe magnétique terrestre est-il orienté par rapport aux pôles géographiques ?

Réponse

Il est inversé par rapport aux pôles géographiques.

40Question

De combien l’axe magnétique terrestre est-il incliné par rapport au Nord géographique ?

Réponse

D’environ 11°.

41Question

À Paris, de combien les lignes du champ terrestre sont-elles inclinées vers le sol ?

Réponse

D’environ 64° par rapport à l’horizontale.

42Question

De combien le pôle Nord magnétique se déplace-t-il chaque année ?

Réponse

D’environ 40 km par an.

43Question

Près de quelle région les aurores polaires s’observent-elles surtout ?

Réponse

Près du cercle polaire.

44Question

Quel champ créé par un conducteur infini le cours prévoit-il d’étudier ?

Réponse

Le champ d’un fil infini parcouru par un courant.

45Question

À quel champ le cours compare-t-il celui d’un fil infini parcouru par un courant ?

Réponse

Au champ électrique d’un fil infini chargé.

46Question

Quel champ d’un câble le cours prévoit-il d’étudier ?

Réponse

Le champ d’un câble épais infini parcouru par un courant.

47Question

Quelle est la densité volumique d’énergie magnétique ?

Réponse

wmagn=B22μ0w_{\mathrm{magn}}=\frac{B^2}{2\mu_0}.

48Question

Dans le solénoïde étudié, où l’énergie du champ magnétique est-elle stockée ?

Réponse

À l’intérieur de la bobine.

49Question

Quelle est l’expression de la divergence du champ vectoriel A⃗\vec A ?

Réponse

div⁡A⃗=∂Ax∂x+∂Ay∂y+∂Az∂z\operatorname{div}\vec A=\frac{\partial A_x}{\partial x}+\frac{\partial A_y}{\partial y}+\frac{\partial A_z}{\partial z}

50Question

Que relie le théorème de Green-Ostrogradsky ?

Réponse

Le flux d’un champ vectoriel à travers une surface fermée à l’intégrale volumique de sa divergence.

51Question

Que relie le théorème de Stokes pour un contour fermé ?

Réponse

La circulation du champ sur le contour au flux de son rotationnel à travers une surface s’appuyant sur celui-ci.

52Question

Quelle est l’expression du laplacien du scalaire VV ?

Réponse

ΔV=∂2V∂x2+∂2V∂y2+∂2V∂z2\Delta V=\frac{\partial^2V}{\partial x^2}+\frac{\partial^2V}{\partial y^2}+\frac{\partial^2V}{\partial z^2}

53Question

À quels types de grandeurs le laplacien peut-il s’appliquer ?

Réponse

À un scalaire ou à un champ vectoriel.

54Question

Comment la notation nabla exprime-t-elle gradient, divergence et laplacien scalaire ?

Réponse

∇⃗f\vec{\nabla}f, ∇⃗⋅A⃗\vec{\nabla}\cdot\vec A et ∇⃗2V\vec{\nabla}^{2}V.

Teste-toi avec le QCM

Teste tes connaissances avec un QCM de 21 questions sur Champ magnétostatique et applications.

1. En régime statique, quelles sources peuvent produire un champ magnétique ?

2. Quelle comparaison des ordres de grandeur du champ magnétique est correcte ?

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