Exemples de questions et formules pour la loi d'Ampère relative à la force électromotrice induite par un transformateur
Hukum Ampère
1. Selon H.C. Oersted, un courant électrique produit un champ magnétique. En développant cette théorie, on peut en déduire qu'une bobine parcourue par un courant électrique produit également un champ magnétique. Une bobine qui, lorsqu'elle est parcourue par un courant électrique, produit un champ magnétique similaire à celui produit par un aimant permanent est…
A. tore
B. solénoïde
C. fil enroulé
D. bobine rectangulaire
Discussion
Un aimant droit possède deux pôles : un pôle nord et un pôle sud. Le champ magnétique généré par un aimant droit est représenté par des lignes de champ magnétique, qui partent du pôle nord et convergent vers le pôle sud.
Le champ magnétique généré par un aimant droit est similaire au champ magnétique généré par un solénoïde, comme illustré sur l'image ci-contre.
Un solénoïde est une longue bobine de fil comportant de nombreuses spires. L'image ci-dessous illustre la fabrication d'un aimant par enroulement d'une bobine parcourue par un courant électrique. L'orientation des pôles magnétiques se détermine à l'aide de la règle de la main droite.
Étendez votre main droite, paume tournée vers votre visage. Étendez votre pouce et pliez les quatre autres doigts vers l'avant, en direction de votre visage. Le sens de courbure des doigts correspond au sens du courant dans la bobine, tandis que le pouce pointe vers le pôle nord du champ magnétique. Le pouce pointe vers l'axe N ; ainsi, N représente le pôle nord de l'aimant et M son pôle sud.
La bonne réponse est B.
tore
2. Le champ magnétique créé par un tore parcouru par un courant électrique a une direction….
A. perpendiculaire au plan du tore
B. circulaire
C. allers-retours
D. dépend du temps
Discussion
Un tore est un solénoïde circulaire, donc en utilisant la règle de la main droite, le champ magnétique généré par le tore a une direction circulaire.
La bonne réponse est B.
Champ électromagnétique induit
3. Si l'on déplace un aimant à l'intérieur d'une bobine, une force électromotrice induite apparaît entre les extrémités de la bobine. Ce phénomène est dû à…
A. Il y a un changement dans la direction du champ magnétique qui traverse la bobine.
B. Il y a un changement dans les pôles magnétiques qui coupent la bobine
C. Il y a un changement dans le nombre de lignes de force magnétiques qui coupent la bobine.
D. Il y a une réduction du nombre de lignes de force magnétiques qui coupent la bobine
Discussion
La force électromotrice induite est produite par un champ magnétique variable. L'amplitude de cette force ne dépend pas de la vitesse de variation du champ magnétique, mais de la vitesse de variation du flux magnétique. Le flux magnétique correspond au nombre de lignes de champ magnétique traversant une bobine. La formule mathématique du flux magnétique est Φ.B = BA cos θ. Si les lignes de champ magnétique sont perpendiculaires à la surface de la bobine, alors l'angle formé entre les lignes de champ magnétique et la normale est de 0.o, où le cosinus vaut 0o 1. Si les lignes de champ magnétique sont parallèles à la surface de la bobine, l'angle formé est de 90°.o, où le cosinus vaut 90o = 0. Le flux magnétique a donc une valeur minimale lorsque les lignes de champ magnétique sont parallèles à la surface de la bobine et une valeur maximale lorsque les lignes de champ magnétique sont perpendiculaires à la surface de la bobine.
L'amplitude de la force électromotrice induite est calculée à l'aide de la formule de la loi d'induction de Faraday :
Le signe négatif indique que la force électromotrice induite génère un courant électrique de sens opposé à celui de l'origine de la variation de flux. Cette affirmation est appelée loi de Lenz.
La bonne réponse est C.
4. La force électromotrice induite dans une bobine augmente linéairement avec le temps. Si la surface de la bobine reste constante et que le champ magnétique est perpendiculaire à sa surface, alors le graphique du champ magnétique possible dans ces conditions est…
Discussion
L'amplitude de la force électromotrice induite est calculée à l'aide de la formule de la loi d'induction de Faraday :
Si le champ électrique est perpendiculaire à la surface de la bobine, alors :
Information :
Si le champ magnétique est perpendiculaire à la surface de la bobine, la formule du flux magnétique est :
B = champ magnétique, A = surface de la bobine.
La surface de la bobine a une valeur fixe et le champ magnétique est perpendiculaire à la surface de la bobine, il a donc également une valeur fixe.
Ainsi, d'après la formule ci-dessus, on peut conclure que ce qui influence la valeur de la force électromotrice induite est le taux de variation du flux ; si le taux de variation du flux est plus élevé, alors la force électromotrice induite est plus élevée.
La bonne réponse est B.
transformateur
5. Faites attention à la déclaration suivante !
1. Le nombre d'enroulements primaires est inférieur au nombre d'enroulements secondaires.
2. La tension primaire est supérieure à la tension secondaire
3. Le courant primaire est supérieur au courant secondaire.
4. La puissance primaire est inférieure à la puissance secondaire.
L'énoncé qui correspond aux caractéristiques d'un transformateur élévateur est…
A. énoncés 1 et 2
B. énoncés 1 et 3
C. énoncés 2 et 3
D. énoncés 2 et 4
Discussion
Un transformateur est un appareil permettant de modifier la tension du courant alternatif (CA). Il existe deux types de transformateurs : les transformateurs élévateurs et les transformateurs abaisseurs. Les transformateurs élévateurs augmentent la tension, tandis que les transformateurs abaisseurs la diminuent.
Le transformateur élévateur a pour fonction d'augmenter la tension, de sorte que ses caractéristiques sont :
1. La tension primaire est plus faible, la tension secondaire est plus élevée.
2. Le courant électrique primaire est plus important, le courant électrique secondaire est plus faible.
3. Le nombre de virages primaires est inférieur, le nombre de virages secondaires est supérieur.
Les caractéristiques d'un transformateur abaisseur servent à réduire la tension et sont les suivantes :
1. La tension primaire est plus élevée, la tension secondaire est plus faible.
2. Le courant électrique primaire est plus faible, le courant électrique secondaire est plus important.
2. Le nombre de virages primaires est plus élevé, le nombre de virages secondaires est plus faible.
La puissance électrique est l'énergie électrique utilisée pendant un intervalle de temps donné. L'énergie se conserve, et par conséquent la puissance également. Ainsi, l'énergie électrique dans la bobine primaire est égale à l'énergie électrique dans la bobine secondaire, et la puissance électrique l'est aussi.
Formule de l'énergie électrique :
P = VI
Description : P = puissance électrique, V = tension électrique, I = courant électrique
La puissance étant constante, on en conclut, d'après cette formule, que si la tension électrique est élevée, alors le courant électrique est faible, de sorte que le produit de la tension électrique et du courant électrique a une valeur constante.
La bonne réponse est B.
