Freinage électromagnétique

Le cadre conducteur est lancé avec une vitesse initiale que vous pouvez fixer (le choix se fait dans la case situé sous la simulation). La zone colorée est celle où règne un champ magnétique stationnaire orienté vers vous, sortant de l’écran de la simulation. On ne soulèvera pas de difficulté liée à la discontinuité du champ magnétique en x=0.

Le flux calculé par la simulation correspond à une normale à la surface du cadre orientée vers vous, dans le même sens que le champ magnétique.

On note a la longueur de chaque côté du cadre mobile. On appelle Ox l’axe selon lequel est orienté la vitesse du cadre. Enfin, on note R la résistance électrique du cadre.

Lorsque le temps atteint la valeur 20 s, la simulation est automatique relancée. Mettez la en pause avant la fin si vous souhaitez conserver le graphe sous vos yeux avant de répondre aux questions qui suivent.

Freinage électromagnétique

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La situation étudiée relève du cadre de l’induction de…

 Lorentz.
 Neumann.
 Ni l’un, ni l’autre.

Le champ électrique dans le référentiel du laboratoire est…

 à circulation conservative.
 à circulation non conservative.

Le champ électrique dans le référentiel lié au cadre est…

 à circulation conservative.
 à circulation non conservative.

Vu l’orientation de la normale pour calculer le flux, le circuit électrique que constitue le cadre est orienté…

 dans le sens horaire.
 dans le sens trigonométrique.

Afin de calculer la force électromotrice induite, un élève propose de commencer par calculer la résultante des efforts de Laplace, lorsque le cadre pénètre dans la zone où règne le champ magnétique. Sélectionnez l’expression correcte cette résultante.

 qvB.
 -qvB.
 iaB.
 -iaB.

Poursuivant son calcul de la force électromotrice induite, l’élève propose de calculer la puissance des efforts de Laplace et d’écrire ensuite : .

 Il a tort, cette relation n’est pas valable dans le cadre de l’induction de Lorentz.
 Il a raison, cette relation est valable dans le cadre de l’induction de Lorentz.

Lorsque le cadre pénètre dans la zone où règne un champ magnétique, l’évolution temporelle du flux dans la simulation fait apparaître un temps caractéristique. Retrouvez son expression dans les propositions suivantes en utilisant tous les critères de pertinence possibles.

 .
 
 
 

La simulation montre que le cadre ne parvient à pénétrer complètement dans la zone où règne un champ magnétique que si sa vitesse initiale est suffisante. En utilisant tous les critères de pertinence possibles, retrouvez l’expression de la vitesse initiale juste suffisante pour que la cadre pénètre complètement dans la zone où règne le champ magnétique.

 .
 .
 .
 .

La simulation montre que, pour une vitesse initiale v₀ donnée, l’abscisse du côté avant du cadre tend vers une valeur limite. En utilisant tous les critères de pertinence possibles, retrouvez la bonne expression de cette limite.

 .
 .
 .
 .

Le freinage du cadre s’opère par la dissipation de son énergie mécanique par effet Joule. Les courants électriques associés à cette dissipation portent le nom d’un physicien célèbre. Ecrivez son nom (sans majuscule) dans la case qui suit.