Td Physique Electromagnetisme by Elassali Aziz
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8/18/2019 Td Physique Electromagnetisme by Elassali Aziz
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Université
lassan
II
Mohammedia
Faculté
des
Sciences
en
M'sik
Département
de physique
Casablanca
Année
Universita
r
e
2010
à0ll
Filière:
SMAI
Module
Physique3
la
divergence
g
div@À*
nË;
=
mdiv(6
+
ndiv(E)
6)
div(grad(fl)
=
Af
6) rotrot
A
=
grad
(divâ
_
nÀ
t0) ot(fA)="t*t()) *fuç11 nÀ
Electromagnétisme
(Série
Nol)
I-
Rappels
par :
a)
Analyse
vectorielle
Coordonnées
artésiennes)
-
Soit
f une
onction
scalaire,
n
définit
son
vecteur
gradient
ar
:
sracr- f={ ; * ! } * l i
Ax
ôy'
Az
Soit
7
une
fonction
vectorielle
de
composantes
A*,
Ay,
Ar),
on
définit
(r
- i
_-
rv(À)=*.*.*
On
définit
e
rationnel
de
7
par
:
v
r.
.,
-,(À)
+
-%;
* (+
-4.v-
çaA,
g4ofi
' A Y
ô z ' ' ' ' ô ,
A * ' J
t ; ; -
A r r *
Le
Laplacien
ectoriel
de
À
est
e
vectr
scalaires
es
composantes
e
À
:
eur
ayant
pour
composantes
es
Laplaciens
a,À=
Mj
+
Mrl-
+
M,l
b)
Quelques
elations
utiles
en
électromagnétisme
soient
m
et
n
des
nombres
omprexes,
(M)
et g(M)
des
onctions
calaires,
Àçv1"tîç6
des
onctions
ectorielles
n
tout
point
de
,espace
1)
iwoât =ô
z)
div
tÀ
=ô
3)
grad(mf
+
ng)
=
mgraA(0
n
grualg;
s)
sr"îCs)
=
r
grdçg1
gfuçj
7)
div(À,..
;
=
n.otfÂl
Àr"tCnl
e)
div(fÀ)
Taiv(À)+Àfuçy1
II-
Erercices
f;t;itt
1 :
En
utilisant
es
coordonnées
arrésiennes,
rablir
es
elarions
),2)
9)
etl0)
ci-
Exercice2:
oient
=
ri+
yj
+
rl,çi,j,E;bur"
orthonormé
eti
=
Calculerdivi
tiri
.
Ï*:t::,:
'
9i
*T.
les
deux
hamps
e
vecteurs
f,
=
çzx
2y)i+
(5x
+ y
+
4j
+Bzi
et
A1= sr+r je'+t +ke, calculer tv(î),div(f,1,*f4l
rtiàfT)
;
-
vecteur
unitaire.
r
*tP
\rV"l,.
p67175
L.ELARROUM
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I
l
j
I
- - j
l.Ël-
z
r l
------'-t------
!{ z
U
n
^lh.*
Ë
de
I
I
I
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Université
lassan
II
Mohammedia
fucufté
des
Sciences
en
M'sik
Département
e
PhYsique
Casablanca
Année
Universitaire
2010/201
Filière:
SMAI
Module:
PhYsique3
Electromagnétisme
(Série
l{o2)
Exercicel
:
Soit
une
spire
ïliforme
de
ravolR,
de
centre
C),
parcourue
al
un
courant
d,intensité
.
calculer
e
champ
magnétique
E
crée
en
un
point
M
de
'axe
de
a
spire
situé
à
une
distance
de
O'
Exercice2
on
considère
n
solénoïde
e
0ngueur
comportant
spires
ointives
de
même
;"y* tift sont égulièrementéparties'
1-Déterminerlechampmagnétiquecréeenunpointquelconque*1î:u,solénoïde
enfonctiondesongles0ret0z,o,'"r.*quelsdupcrintconsidéréonvoitlesfaces
,"
EHi*î:"iï,:îrTâi:ï;
du
champ
magnétique
ens
e
cas
u
solénoide
nriniment
long
(L>>R)'
Exercice
3
:
soit
un
segment
1p2
arcouru
ar
un
cgurlt
I.
On
appellera
r'r
et
or2
es
ongles
entre
ap"rp*ai".iiJ;;,fli"**à:,r*
Ji,.irrac*l
qirué
à a
aistance
du
segment
t
es
il;"t
Ëiôant
M
aux
extrémités
Pr
et
Pz'
1-CalculerlechampmagnétiquecréeparcesegmententoutpointM(x).
Z-
Endéduire
ilffi;ugnétiqn
"rê"t
put
*n
frl
irndéfrni.
Exercice
4
: soit
un
frl
rectiligne
nfiniment
ong
de
diarnètre
R
et
d'axe
oz'
de
vecteur
unitaire
E,
par"ou*
par
*n
courant
d'intensité
,
supposé
nifo'rmément
ans
a
section
u
conducteur.
1-
trouver
e
champ
magnétique
Éçul
en
out
poirrt
M
situé
à
a
distance
de
'axe
du
fil
( t < R e t r > R ) '
2- Représenter'ivolution deB( r ) surungranhe
;
a
symétrie
,3-Sachantquelepotentielvecteurs'écritÀtu>=A(r)ketenutilisanl
cYflnOrique,
ontrer
ue (r)
ry'
,.
4-
Trouver
'expression
e
A(
r
)
(r
<
^R
t
r >
R)'
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, -
i l
I
I
j
I
I
I
1
l r
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P
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Electromagnétisme
Série
No3)
\Exercice
1 :
soit
un
câble
coæ<ial
ormé
de
deux
cylindres
de
ongueur
nfinie,
de
rayons
R1
et
R2,
parcourus
ar
des
courants
urfaciqu"s
;;.t
^;
colinéaires
l,axe
oz
des
deux
li[1.*liiilcvlindre
intérieur
st
alimente
a,
un"
ntensité
,
qui
essorr
asle
yiindre
1-
Calculer
e
gh1mn
magnétiqu"
E
d*.
tout
,espace.
2-
Endéduire
a
densité
o.:mique
d'é;.;gi;;Jfreriqu.
dans
out
,espace.
-
$i:lÏ:::Il"**te
magnétique
mmasasinée-dans
'".pur"
situé
entre
deux
plans
de
\.
+-.
En^déluire
'induction
propre
g
parunité
de
ongueur
de
ce
câble
coaxial.
'\ llxercice2 : on déplace neba:reAB de ongueur
,
à vitesse
sur
deux
ails
horizontaux,
a
résistance
lectrique
e
a
barre
et
des
ilririnegiiË"uur.
devant
a
résistance
R
introduite
dans
e
circuit'
L'ensemble
estplacé
dans
un
champ
magnétique
nforme
F perpenoiculaire
uplan
des
ails
(fig2).
i-
Déterminer
e
champ
électromoteur4
2-
Calculer
'intensité
dans
e
circuit.
, \ _
3-.
calculer
apuissance
issipée
ar
effet
oule
dans
a
résistance
.
"
fï:'jf,::r#iîH:!1'etit*"t
d'*
conducteur
ronconique
e
ésistivité
de
ayons
et
Université
Hassan
I
Mohammedia
Faculté
des
Sciences
Ben
M,sik
Département
de
physique
Casablanca
Année
Universita
r
e 2010
2}fi
Filière:
SMAI
Module:
Physique3
p70/74
'f
L.ELARROUM
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-
lr cxli {àu,
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I
4,.-
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L.ELARROUM
Fig,6
X
Exercice
:
soit
un
milieu
de
résistivité
p
comprise
entre
deux
demis
sphères
1
et
s2
de
ayons
a
et
b
b>a)'
Déterminer
a
résistance
e
la
portion
située
ntre
sr
et
sz
si
les
ignes
de
champs
ont
adiales
fig.4)
\
Exercice
:
on
réalise
e
circuit
représenté
ur a figure5.Le générategr unerésistan
négligeable
^vr'Yvvr^rv
os
rq'Ëurç J' r-ç generaTeur une reslstance fme
l-
A
I'instant
F0,
on
ferme
'intemrpteur
.
Déterminer
es
courant
r
dans
a
résistance
R
et
z
dans
a
bobine.
Au
bout-d'l-
t.*p,
très
ong.
on
ouvre
,iniemrpteur
.
2-
Calculer
e
courant
circulant
dans
a
bobine.
3-
Calculer
a
ddp
Ve-Ve.
4-
Monûer
que
pendant
un
laps
du
temps
assez
ref
devant
=
_!_,
va_vs
peut
être
supérieur
E
si
les paramètres
ont
bien
choisis.
Exercice
:
R + r
:::,:i:i:::.: î:*i-oe
ta
figure
6.
L'ensembte
es
deux
enroulements
ouptés
ar
enroulements.
'impédance
7
est|impédânce
e
charge
u
secondaire.
1-
calculer
'impédance
'entrée
éfinie
parE
=2
"7
o.
Simplifier
son
expression
ans
e
cas
où
Z
est
négligeable
evant
iL,ot
2-
calculer
a
tension
u aux
bornes
u
circuit
secondaire.
Fig.4
Frg.5
. \
l l l
A , ' S l l l
Ç r ' t S t l l
I - t t l
. - t t l
Js
t r l
\_/
M
p71174
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fassan
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M'sik
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de
physique
Casablanca
Année
Universita
r
e
20102011
Filière:
SMAI
Module:
Physique3
Electromagnétisme
Série
No4)
I- on constitueun montageà l'aide
de
rois
impédance
2
n,7
,
etZ
cbranchées
contme
ndiqué
sur e
schéma fig.1).
Ce
montage
est
alimenté
par
une
source
de
tension
sinusoïdale
u(t)
=
uo
cos
at
Z g
u(r)
Frg.l
D
Déterminer
n
onction
de
i,-Z
n,7
u
etZ
c
le
courant
e
quicircule
dans
,impédance
L A
2)
Déterminer
n
onction
de
i,7
n,7
u
etZc
lecourant
c qui
circule
ans
,impédance
3)
Comment
eut-on
onstruire
n,2
u
pour
que
e
courant
7c
soit
ndépendan
de
2
c
iI-On
considère
e circuit
électrique
résenté
ur a
fig.2
FtS
2
i)
Etablir
'expression
e
'impédance
omplexe
n,
de
ce
circuit (module
t
argument).
2)
Entre
es
bornes
A et
B <in
apptique
a
tension
inusoldale
(t)
=V*u
cosot,
déterminer
par
améthode
es
nombres
omplexes,
e
courant
rincipal
(t),
onposera
l(f)
=
/,oo
cos(arr
9),
(p
représente
e
déphasage
u
courant
ar
apport
a tension.
L.ELARROUM
p72174
t ( t )
r
c - '
- ' l
H_-
i ( t )
D
R.
r\
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nffifrÏi:::1îï
v,uG)
ux
ornes
e
'association
e
R
et
c
en
arauèie
n
4)
Déterminer
e
co
5)
Entre
es
omes
'it"3*JJ6::fffianr
à
a
ension
inusoidare
récédenre
rle
ension
ontinue
o
soit
uirj
=
io
+
It^u.or
rr.
oei"rriin.,
Ies
courantsc /)et oQ)lt- t1on dispose:j:l^lttoies rfig.:l: .e ipôle N "o.rstitué
,une
ésisrance
let
'une
nductance
ï
!l
assàciées.e"
*ufrero;G;ilî;
pe.constitué
d,une
ésistance
fr::flff.inducànce
pure
2
ro.ieJ,
en
érie.
t
a,,ineiension
inusoidale
e
T
- . t
L 2
P
*tr]JlftïTL
A
* ,
ûs.3
---fo-0-a';
M
n
--T*
- - - - 1 _ I - | l J
I..
^ 1
a)
En
régime
sinusoidal,
éterminer
z
et
Lz
en
onction
de
Rr,
Lr
et
cl
our
que
ces
deux
dipôles
oient
qui"uËnt",
b)
Indiquer
alors
a
pulsation
e
pour
aquelle
1
u&
=
â
c)
Calculer
ù6
i
R1:tgge
et
Lr=0.01H.
R2
'
L2
2)
on
associe
es
deux
âipotË,
;;;;*
précèdenr
n
sér.
afig.4.
n
apprique
*
uo*L"ae
r,rq
ne
ension
,ri"J.,ffie
indiqué
ur
u(t)
=
u,
cosatt.
on
écrira
es
expressions
emanàJ.r'rou,
Ia
orme
aprus
;imnte
en
enant
compte
des
hypothèses
t
en
fonctionl",
gr*a"urs u6a,R1er
a)
Déterminer
'impédance
omplexe
u
dipôle
ainsi
constitué.
)
Donner
,expression
e
,intensité
(t)
sous
orme
i(t)
=
I,
cos(att
e)
c)
"o"i"#i:ïj1"3*1::.
1"
ù
res
xpressions
e
ù
r
etù
z,
grandeurs
omptexe
ssociées
ux
ension,
,iil-=
ilii
ii
rrfriJ
;"
d)
Déterminer
les orq..rarr,ô ^^-- r
:T;t-t.r
les
grandeurs
ompl.*.
urro.Ë;,
";;.;i;,
r, r)
et
r(t)
"
,1,*iffir:n::xj.::.*l::::-.n,::"
dans
e
ircuit
our
ue
'intensité
(t)
soit
enphaseu., u lr,.i;ô;",i','"ï"i:irï:ï;
{i
ur
(t)
.-
1
- i
.
u ( t )
2
Fis.4
p73/74
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!-
14
r l
t -
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Electromagnétisme
Série
No5)
Exércicel
On considère
n
fil
conducteur
ectiligne
placé
dans
e vide,parcouru
ar
un
courani
lternatif e
basse
réquenceor,
'intensitéi(t)
/o
cos(arf).
1-
Déterminer
e champ
magnétiqu
E1U
,t1
créepar
e
fil
à I'instant
en
un
point
M.
2-
Endéduire
e champ
lectromote*
ÇçU,ty
t
a-
par
'intemrédiaire
du
potentiel
ecteur.
b- à I'aide
de 'équation
de Mæ<well
araday..
3- Dans
e
plan
défmit par
e
fil et e
point
M
situéà
la distance
du
fil,
on
place
une
petite
boucleconductrice
arrée,
e
côté
a et de
résistance
. Etablir
'expression
e a
forceélectromotrice(t) nduitedansa boucle
a-
à
partir
de 'expression
e
E,
/
b- à
partir
du flux
magnétique.
4-
En déduire
e
courant
qui
circule
dans
a boucle.
Université
assan
I
Mohammedia
Faculté
es
Sciences
en
M'sik
Département
e
physique
Casablanca
&=ot(t)
,1
t a
l ' -
I
t
M
' N
l - f 1 T
l l l l ^
t
o,l
1
{
=
l P
|
" t
,
"
4t
t l
l y
I
l (
Année
Universita
r e 2010
20ll
Filière:
SMAI
Module:
Physique3
p74174
JU
Exércice2
On superpose
ans e vide
deux
ondes
lanes
monochromatiques
e même
fréquence,
e
propageant
ans a
mêmedirection
ox et dans
e même
.ns i, I'une
circulaire
roite,
'autre
circulaire
gauche,
n demande
'étudier
'onde résultante
ans
I'hypothèse
e
composantes
ur oy
en
phase.
.L.ELARROUM
H -
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TIASSAN
I
X'{OHAI\4MEDIA
DEs
scrpt"{cES
t}EI'l
N{
sIK
CASAT}LANCA
o
A
partir
de
1'exPression
,n
r
A
partir
du
flux
magnét'ique
-a
é
7 A
4.
.o
aJOuit.
e
cotlrant
nd"rit
'(t)
dans
a
boucie'
z
Année
Universitair
e
2007
7008
Filièrc:
SMI'
Module
PhYsique
. l \
--r-
/ r \
c u - ,
- ' l / '
_ - p , ,
â
Electricité 2
I)
on
considère(voir
igure)
un
fil
conducter:r
ectiligne,
ilifornre
et
ndéfini
p|ù
dans
e
viàe
et
palcount
paï un
courant
lternatif
de
basse
i'équence
l(t)
=
I
OCosat
l.
déterminer
e
cha^np
magnétique
(Ml)
crée
par
e
fil
'
2..
en
déduire
e
champ
éiecti'omoteur
(M't)
c
pâï
I'intermé'liaire
u
potentielY:cleur
" à 'aide de 'équation e vlaxwell-farldaV
3.
Dans
.
piu"
àefroi
p*
ie
fil
et
e
pcint
M
situé
à
une
distance
du
fil'
on
place
*;;;e
cùcluctrice
e
otto"
cané
de
coté
a
et
de
ésistance
Etablir-
,.*fr.rrion
de
a
f.c.m
e
(t)
nduite
dans
a
boucle
(r)
ll
)
on
superpose
clrrns
e
virle
cieux
ondes
planes
mOnochromatiques
e
nrême
réquence
ef
se
plopageairt
dals
la
ttiôo-t"
direction
ox
et
dans
e
nrême
sens
.L'une
circ,ulaià
Aioit.
et
1'autre
irculaite
galche
'Etudier
'onde
,Àrut,urr,.
ans
'hypothèse
des
composantes
ul'oy
en
phase.
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r
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r
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I
I
|
|
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i ,
I
I
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UNIVERSITE
HASSAN
I
-MOHAMEDIA
Année niversitaire
004-05
ff"'
Module Physique 3
Electrictté
2
I _
l- En
utilisante
théorèrne
'Ampère
déterminere champ
magnétique, créé
par
un f1l
Aparcouru ar
un
çourant
'intensité
I
r,
en
un
point
situéà la
distance du fiI.
Un
cadre ndéformable
ectangulaireBCD,
de argeur
et de
ongueur
,
est
placé
à unedistance du fiI, le cadre t e fil sontdans e mêmeplan.
2-Exprirnere
flux capté ar e cadre t envoyé ar
e
fil, en
onctionde
I
r
Fr
a , b , ' e t d .
Le
cadre est rnaintenantparcouru
par
un courant
d'intensité
12.
3- déterminera'force
fcn
s'exerçant
ut e côté
cD
.
4-Déterminer
a forceFsç
s'exerçant
ur e côté
BC.
, 3
Facultédes
Sciences
errM's ik
Départernent
ePhysique.
F i g l
T
.L
Fi l ière
Sciences
e
la Matière
Pl iy ,s ic lue
S.M.P
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A
- b
Ct-
II-
'
4-
On
considère
e fil
ayant a
formesuivante
parcouru
ar
e courant
d'intensité, les'derni-cercles'un de ayonR et 'autre e.rayoniR. nt e
même entre
O
et
sont ul e
rnême lan,
soit
u un vecteur
nitaire
perpendiculaire
u
plan.
f)étenninere champ nagnétique'Bréé
aucentre
O.
F ig .2
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3 R -
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û e
I
L ,
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e
Blectricité
3.
I .
on considère, le
iélectr ique
rni l ieu
inéaire
omogène
r
sorro;:e
-. -1.
.
)
onstitué
ar
I'espace
ompris
entre
deux
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-e
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mil ieu
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a polarisat ion
,-
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4;Ë2
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1-
Détenniner
es
densités
e
charges
e
polarisation
orïespondantes.
2- Déterminera charge eporarisilo" giËla sphère
nieri*r"
ds
rayon
a
-
Déte''iner
la
charge
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polarisation
ar;
;
ia
sphère,ftrtérieure
e
rayon
b
-
Domer
la
valeur
de
es1
i
err.
rs
vr^^v^v.*rlwrrç'
5-
Déterrniner
'expresiion
lu
àt
ump
électrostaiiqu.
{créé
pâr.
es
charges
e
olar isat ion
n
tout
point
M
de
'Ëspace.
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soit
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onstilge
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hornogène
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un
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