QCM : Induction et autoinduction (12 questions)

Question 1

1. Quelle relation la loi de Lenz établit-elle entre les effets de l’induction et leur cause ?

Les effets de l’induction s’opposent à la cause qui les a produits

Les effets de l’induction annulent le champ magnétique présent dans le circuit

Les effets de l’induction renforcent la cause qui les a produits

Les effets de l’induction sont indépendants de la cause qui les a produits

Explication

La loi de Lenz affirme que les effets de l’induction électromagnétique s’opposent à la cause qui leur a donné naissance. Elle ne dit pas que ces effets renforcent cette cause.

Answer

Les effets de l’induction s’opposent à la cause qui les a produits

Question 2

2. Une bobine d’inductance $L$ est traversée par un courant qui augmente au cours du temps. Quelle relation donne la tension à ses bornes dans le modèle considéré ?

u_L=L\frac{di}{dt}

, avec une tension proportionnelle à la variation temporelle du courant.

u_L=\frac{1}{2}Li^2

, en reliant la tension à l’énergie stockée.

u_L=-L\frac{di}{dt}

, avec une tension opposée à la variation temporelle du courant.

u_L=Ri+L\frac{di}{dt}

, en intégrant nécessairement la résistance de toute bobine.

Explication

La tension aux bornes de la bobine est donnée par l’inductance multipliée par la dérivée temporelle du courant. Le signe négatif caractérise la f.é.m. autoinduite, et non cette relation de tension.

Answer

$$u_L=L\frac{di}{dt}$$, avec une tension proportionnelle à la variation temporelle du courant.

Question 3

3. Une bobine d’inductance $L$ est parcourue par un courant $i$ . Quelle expression donne l’énergie qu’elle emmagasine ?

W=\frac{1}{2}Li^2

, avec l’énergie exprimée en joules.

W=Li^2

, avec l’énergie exprimée en joules.

W=\frac{1}{2}Li

, avec l’énergie exprimée en joules.

W=\frac{1}{2}L\frac{di}{dt}

, avec l’énergie exprimée en joules.

Explication

L’énergie stockée dépend de l’inductance et du carré du courant, avec un facteur $\frac{1}{2}$ . L’expression sans le carré du courant ne représente pas cette énergie.

Answer

$$W=\frac{1}{2}Li^2$$, avec l’énergie exprimée en joules.

Question 4

4. Un solénoïde placé dans l’air possède $N$ spires, une section $S$ et une longueur $l$ . Quelle relation permet de déterminer son inductance ?

L=\mu_0\frac{N^2S}{l}=\mu_0NnS

, où

n=\frac{N}{l}

.

L=\mu_0\frac{N^2l}{S}=\mu_0Nnl

, où

n=\frac{N}{l}

.

L=\mu_0\frac{NS}{l}=\mu_0nS

, où

n=\frac{N}{l}

.

L=\mu_0\frac{N^2S}{l}=\mu_0\frac{N}{nS}

, où

n=\frac{N}{l}

.

Explication

Pour un solénoïde dans l’air, l’inductance est proportionnelle au carré du nombre de spires et à la section, et inversement proportionnelle à la longueur. La formule qui ne comporte qu’une puissance de $N$ omet cette dépendance au carré.

Answer

$$L=\mu_0\frac{N^2S}{l}=\mu_0NnS$$, où $$n=\frac{N}{l}$$.

Question 5

5. Dans quelle situation parle-t-on de courant induit dans un circuit ?

Lorsqu’un courant circule dans un circuit fermé pendant le déplacement de l’aimant

Lorsqu’un courant traverse un aimant sans passer par le circuit

Lorsqu’une f.é.m. apparaît dans un circuit ouvert sans circulation de courant

Lorsqu’un courant permanent circule dans le circuit sans déplacement de l’aimant

Explication

Le courant induit est le courant qui circule dans un circuit fermé lors du déplacement de l’aimant. Une f.é.m. dans un circuit ouvert ne constitue pas un courant circulant dans le circuit.

Answer

Lorsqu’un courant circule dans un circuit fermé pendant le déplacement de l’aimant

Question 6

6. Comment définit-on l’induction électromagnétique dans un circuit proche d’une source de champ magnétique en mouvement ?

La création permanente d’un champ magnétique par le courant déjà présent dans le circuit

L’apparition d’une force électromotrice dans le circuit sous l’effet de ce déplacement

La transformation du champ magnétique en énergie thermique dans le circuit

La production d’une charge électrique par le contact direct avec la source magnétique

Explication

L’induction électromagnétique correspond à l’apparition d’une force électromotrice dans un circuit lorsqu’une source de champ magnétique se déplace près de lui. La création d’un champ par un courant préexistant décrit plutôt l’effet magnétique du courant, et non cette induction.

Answer

L’apparition d’une force électromotrice dans le circuit sous l’effet de ce déplacement

Question 7

7. Une bobine réelle de résistance $R$ et d’inductance $L$ est parcourue par un courant variable $i$ . Quelle expression relie sa tension à ces grandeurs ?

u=Ri+\frac{1}{2}L\frac{d(i^2)}{dt}

, en utilisant la puissance comme terme inductif.

u=Ri+L\frac{di}{dt}

, en tenant compte des contributions résistive et inductive.

u=L\frac{di}{dt}

, en ne considérant que la contribution inductive.

u=Ri-L\frac{di}{dt}

, en soustrayant la contribution inductive de la chute résistive.

Explication

Une bobine réelle associe une chute résistive $Ri$ au terme inductif $L\frac{di}{dt}$ . L’expression qui ne contient que le terme inductif néglige la résistance et ne décrit pas le modèle réel demandé.

Answer

$$u=Ri+L\frac{di}{dt}$$, en tenant compte des contributions résistive et inductive.

Question 8

8. Quelle distinction décrit l’induction et l’autoinduction ?

Dans l’induction, l’inducteur est aussi l’induit ; dans l’autoinduction, ce sont deux éléments distincts.

Dans les deux phénomènes, l’inducteur et l’induit sont le même élément, mais leur rôle s’inverse.

Dans les deux phénomènes, l’inducteur et l’induit sont distincts, mais le courant varie différemment.

Dans l’induction, l’inducteur et l’induit sont distincts ; dans l’autoinduction, c’est le même élément.

Explication

L’autoinduction se distingue par le fait que la bobine qui produit l’effet inductif est aussi celle où il apparaît. L’induction ordinaire met en jeu deux éléments différents, et non deux éléments identiques.

Answer

Dans l’induction, l’inducteur et l’induit sont distincts ; dans l’autoinduction, c’est le même élément.

Question 9

9. Que devient l’amortissement des oscillations d’un disque métallique entre les pôles lorsque l’électroaimant n’est pas alimenté ?

Les oscillations sont pratiquement dépourvues d’amortissement

Les oscillations gardent leur amplitude grâce au champ de l’électroaimant

Les oscillations sont arrêtées rapidement par les forces de Laplace

Les oscillations s’amplifient sous l’effet des courants induits

Explication

Sans alimentation de l’électroaimant, les oscillations du disque entre ses pôles sont pratiquement pas amorties. L’arrêt rapide par des forces de Laplace correspond au cas où l’électroaimant produit un champ magnétique.

Answer

Les oscillations sont pratiquement dépourvues d’amortissement

Question 10

10. Comment s’exprime la f.é.m. autoinduite dans une bobine d’inductance propre $L$ ?

e=Ri+L\frac{di}{dt}

, en additionnant la chute résistive et le terme inductif.

e=L\frac{di}{dt}

, avec un signe identique à la variation du courant.

e=\frac{1}{2}L\frac{d(i^2)}{dt}

, en prenant la dérivée de l’énergie.

e=-L\frac{di}{dt}

, avec un signe opposé à la variation du courant.

Explication

La f.é.m. autoinduite est opposée à la variation du courant, ce que traduit le signe négatif de sa relation. La relation sans signe négatif correspond à la tension inductive aux bornes de la bobine.

Answer

$$e=-L\frac{di}{dt}$$, avec un signe opposé à la variation du courant.

Question 11

11. Une bobine reliée à un galvanomètre est soumise à des déplacements de plus en plus rapides d’un aimant. Quel effet observe-t-on sur la déviation de l’aiguille ?

La déviation devient plus petite lorsque l’aimant se déplace plus vite

La déviation devient plus grande lorsque l’aimant se déplace plus vite

La déviation apparaît seulement lorsque l’aimant reste immobile près de la bobine

La déviation conserve la même amplitude, mais change de sens

Explication

La déviation du galvanomètre augmente avec la rapidité du déplacement de l’aimant. Un aimant immobile près de la bobine ne correspond pas au déplacement qui produit l’effet observé.

Answer

La déviation devient plus grande lorsque l’aimant se déplace plus vite

Question 12

12. Un électroaimant alimenté produit un champ près d’un disque métallique en mouvement. Pourquoi le disque s’arrête-t-il rapidement ?

Des courants induits engendrent des forces de Laplace opposées au mouvement

Le champ magnétique attire le disque et augmente le frottement contre les pôles

La f.é.m. induite transforme le mouvement du disque en une oscillation entretenue

Les courants induits accélèrent le disque jusqu’à ce qu’il quitte le champ

Explication

Le champ de l’électroaimant induit des f.é.m. et des courants dans le disque; les forces de Laplace qui en résultent s’opposent au mouvement et l’arrêtent rapidement. L’induction ne provoque donc pas une accélération du disque.

Answer

Des courants induits engendrent des forces de Laplace opposées au mouvement

QCM : Induction et autoinduction (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation la loi de Lenz établit-elle entre les effets de l’induction et leur cause ?

2. Une bobine d’inductance $L$ est traversée par un courant qui augmente au cours du temps. Quelle relation donne la tension à ses bornes dans le modèle considéré ?

3. Une bobine d’inductance $L$ est parcourue par un courant $i$ . Quelle expression donne l’énergie qu’elle emmagasine ?

4. Un solénoïde placé dans l’air possède $N$ spires, une section $S$ et une longueur $l$ . Quelle relation permet de déterminer son inductance ?

5. Dans quelle situation parle-t-on de courant induit dans un circuit ?

6. Comment définit-on l’induction électromagnétique dans un circuit proche d’une source de champ magnétique en mouvement ?

7. Une bobine réelle de résistance $R$ et d’inductance $L$ est parcourue par un courant variable $i$ . Quelle expression relie sa tension à ces grandeurs ?

8. Quelle distinction décrit l’induction et l’autoinduction ?

9. Que devient l’amortissement des oscillations d’un disque métallique entre les pôles lorsque l’électroaimant n’est pas alimenté ?

10. Comment s’exprime la f.é.m. autoinduite dans une bobine d’inductance propre $L$ ?

11. Une bobine reliée à un galvanomètre est soumise à des déplacements de plus en plus rapides d’un aimant. Quel effet observe-t-on sur la déviation de l’aiguille ?

12. Un électroaimant alimenté produit un champ près d’un disque métallique en mouvement. Pourquoi le disque s’arrête-t-il rapidement ?

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QCM : Induction et autoinduction (12 questions)

Questions et réponses du QCM

1. Quelle relation la loi de Lenz établit-elle entre les effets de l’induction et leur cause ?

2. Une bobine d’inductance LLL est traversée par un courant qui augmente au cours du temps. Quelle relation donne la tension à ses bornes dans le modèle considéré ?

3. Une bobine d’inductance LLL est parcourue par un courant iii. Quelle expression donne l’énergie qu’elle emmagasine ?

4. Un solénoïde placé dans l’air possède NNN spires, une section SSS et une longueur lll. Quelle relation permet de déterminer son inductance ?

5. Dans quelle situation parle-t-on de courant induit dans un circuit ?

6. Comment définit-on l’induction électromagnétique dans un circuit proche d’une source de champ magnétique en mouvement ?

7. Une bobine réelle de résistance RRR et d’inductance LLL est parcourue par un courant variable iii. Quelle expression relie sa tension à ces grandeurs ?

8. Quelle distinction décrit l’induction et l’autoinduction ?

9. Que devient l’amortissement des oscillations d’un disque métallique entre les pôles lorsque l’électroaimant n’est pas alimenté ?

10. Comment s’exprime la f.é.m. autoinduite dans une bobine d’inductance propre LLL ?

11. Une bobine reliée à un galvanomètre est soumise à des déplacements de plus en plus rapides d’un aimant. Quel effet observe-t-on sur la déviation de l’aiguille ?

12. Un électroaimant alimenté produit un champ près d’un disque métallique en mouvement. Pourquoi le disque s’arrête-t-il rapidement ?

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2. Une bobine d’inductance $L$ est traversée par un courant qui augmente au cours du temps. Quelle relation donne la tension à ses bornes dans le modèle considéré ?

3. Une bobine d’inductance $L$ est parcourue par un courant $i$ . Quelle expression donne l’énergie qu’elle emmagasine ?

4. Un solénoïde placé dans l’air possède $N$ spires, une section $S$ et une longueur $l$ . Quelle relation permet de déterminer son inductance ?

7. Une bobine réelle de résistance $R$ et d’inductance $L$ est parcourue par un courant variable $i$ . Quelle expression relie sa tension à ces grandeurs ?

10. Comment s’exprime la f.é.m. autoinduite dans une bobine d’inductance propre $L$ ?