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FPS SAFI ELECTROMAGNÉTISME-S4 TD CORRIGES 2019 2020 COURS EN LIGNE https://sites.google.com/site/saborpcmath/ PAR WHATSAPP :06-02-49-49-25 COURS DE SOUTIEN SMPC SMAI CPGE ENSA,M FST Résumé des cours, corrigé des exercices et des examens, pour les étudiants niveau universitaire PHYSIQUE : MATH : INFORMATIQUE : CHIMIE : Veuillez nous contacter : 06-38-14-88-74
Université Cadi Ayyad Année universitaire 2019/2020 Faculté Poly-Disciplinaire Safi Electricité III (Travaux dirigés : TD1) Exercice 1. Deux boucles de fil, concentriques circulaires de rayons r1 = 20 cm et r2 =30 cm, sont situés dans un plan xy, chacune porte un courant dans le sens horaire de 7A. a) Déterminer la norme du moment dipolaire magnétique net du système. b) Répéter la même question dans le cas ou la direction du courant est inversée dans la boucle interne. Exercice 2. Quelle est la différence d'énergie entre l'alignement parallèle et antiparallèle de la composante z du moment dipolaire magnétique de spin avec un champ magnétique externe de norme de 0,25 T, dirigée vers l'axe z?. On donne Magnéton de Bohr μB = 9.27  10-24 J/T. Exercice 3. Si un électron dans un atome qui a un moment angulaire orbital avec nl = 0. a) Déterminer les composantes selon l’axe z de Lorb, z et morb, z. Si l’atome est maintenant placé dans un champ magnétique B de norme 35mT et dirigé selon l’axe z. On donne Magnéton de Bohr μB = 9.27  10-24 J/T et constante de Planck h= 6.63  10-27 J.s. a) Déterminer l’énergie potentiel Uorb et Us associée respectivement a morb.et ms. Si par contre nl = -3, déterminer Lorb, z, morb, z, Uorb et Us. Exercice 4. Soit un aimant sous forme de tige cylindrique de longueur l = 5 cm et de diamètre D = 1 cm. L’aimantation du milieu est uniforme et de norme M = 5 .3  103 A/m. Déterminer moment magnétique de l’aimant. Exercice 5. Un échantillon d’une substance paramagnétique à laquelle s'applique la courbe d’aimantation (voir figure au dessous) est maintenu à température ambiante (300 K). a)A quel champ magnétique appliqué le degré de la saturation magnétique de l'échantillon sera de 50% et de 90%. ? Est-ce que ces champs sont réalisables en laboratoire ? Si maintenant l’échantillon paramagnétique est placé dans un champ magnétique extérieur uniforme de norme de norme B = 2 T. b) A quelle température la saturation magnétique du matériau est 50% et de 90% ?.
Exercice 6. L’aimantation de saturation d’une substance ferromagnétique (Nickel) est Ms = 4 .7  105 A/m. Déterminer le moment magnétique dipolaire d’un atome de Nickel. La densité du Nickel est 8.9 g/cm3 et sa masse molaire est 58.71 g/mol. NA = 6 .02  1023at/mol. Exercice 7. Soit une substance magnétique (Fer) sous forme de barre de longueur L = 3 cm, de largeur l = 1 mm et d’épaisseur e = 0.5 mm. La norme du moment magnétique dipolaire d’un atome de Fer est mFe = 2.1  10-23 J/T. Si l’aimantation M est équivalente à l’alignement de 10% des atomes dans la substance, déterminer la norme du moment magnétique dipolaire de la substance. Prenons la densité de la substance est 7900 Kg/m3 et la masse molaire est 5.58 10-2 kg/mol Exercice 8. Considérons un dispositif constitué d’un solénoïde principal de n spires avec un noyau de fer. Le solénoïde est idéal et infiniment long avec un rayon a, et un courant I. Le noyau devient aimanté de façon permanente avec M = 10 k. Déterminer H et B à l’extérieur et à l’intérieur du solénoïde. Exercice 9. Un câble coaxial infini est créé à partir d'un conducteur cylindrique plein avec un rayon a entouré par une enveloppe conductrice cylindrique de rayon b. Les deux cylindres sont centrés sur l'axe z. Un courant I avec une densité de courant de volume uniforme s'écoule vers le bas (-z) du conducteur interne et le même courant total avec une densité de courant de surface uniforme s'écoule vers le haut (+z) du conducteur extérieur. L'espace entre les conducteurs est rempli d'un matériau magnétique linéaire avec μr = 2. On rappelle que le rotationnel d’un vecteur A en coordonnées cylindriques est donné par : + ( a) En appliquant le théorème d’Ampère, déterminer le vecteur excitation magnétique H le vecteur champ magnétique B et le vecteur aimantation M dans la région a