TUTORAT UE3A 7 & 8 NOVEMBRE 2012

Question 1Quelle est la réponse inexacte ?A. Au repos, la résultante de l’ensemble des champs des dipôles membranaires est nulle.B. Dans un conducteur, l’effet Joule est une perte de chaleur.C. Un isolant ne possède pas de charge libre.D. La résistance électrique d’un supraconducteur est nulle quelles que soient les conditions du milieu.E. Autre réponse

A. Vrai, les champs créés par tous les dipôles s’annulent au repos.B. Vrai, dans un conducteur lors du déplacement des charges, on a une perte de puissance par chaleur, c’est l’effet Joule.C. Vrai, un isolant ne conduit pas l’électricité car il ne possède pas de porteur de charges c’est-à-dire des électrons libres (à la différence d’un conducteur).D. Faux, la température doit être proche du 0°K pour que l’état du supraconducteur puisse exister.

Réponse D

Question 2Quelles sont/est les/la proposition(s) exacte(s) ?1. La propriété de déviation des particules chargées

est unique aux champs magnétiques. 2. Le champ magnétique est créé par des charges

fixes.3. Dans le vide, le champ magnétique tourne autour

du courant électrique selon une courbe ouverte.4. Le champ magnétique dans un solénoïde est la

somme vectorielle de l’ensemble des champs créés.5. L’aimantation est nulle quand les moments

magnétiques sont tous orientés par le champ magnétique.

1. Faux, s’applique aussi aux champs électriques (ex : l’oscilloscope).

2. Faux, le champ magnétique est créé par des charges en mouvement.

3. Faux, d’après la loi d’Ampère, le champ magnétique tourne par rapport à une courbe fermée.

4. Vrai, chaque spire crée un champ magnétique B, et le champ total se calcule par intégration.

5. Faux, l’aimantation A = 0 quand B = 0 donc quand les moments magnétiques sont orientés au hasard (Σm=0 or A= Σm/V).

Réponse C (4)

Question 3

Dans le vide un solénoïde produit un champ magnétique de 86.1 µT à une intensité de 500 mA. Combien y a-t-il environ de spires pour un mètre de longueur?

Voyons le calcul et la formule qui s’y rapportent.

Réponse B

• B = µ0.n.I• Donc n = B/(µ0.I) = 86.1*10¯⁶/(4π*10¯⁷*0,5) =

137 spires/m• Donc pour 1m de longueur on a 137 spires.

Question 4Parmi les propositions suivantes, quelles sont les 2 propositions exactes ?• 1. Un noyau pair-pair possède un spin nul.• 2. L’orientation des spins peut être modifiée par

des champs radiofréquences.• 3. Un noyau avec un spin nul peut être détecté

en RMN.• 4. Le domaine du visible est caractérisé par des

transitions de vibration.• 5. Le moment cinétique extrinsèque du noyau

est appelé spin.

Réponse D (1+2)

1. Vrai, quand A, Z et N sont pairs, le noyau ne possède pas de spin.

2. Vrai, c’est le principe même de la RMN que de modifier les orientations de spin et d’en tirer ensuite une image par la transformée de Fourrier (pour info).

3. Faux, un spin nul ne sera jamais détecté en RMN.4. Faux, transitions électroniques.5. Faux, le spin est un moment cinétique

intrinsèque.

Question 5Parmi les propositions suivantes, lesquelles sont exactes ?

1. Le champ électrique en un point est inversement proportionnel au carré de la distance le séparant de la charge.

2. Le champ électrique peut s’exprimer en V/m ou bien en N/C.

3. Le champ électrique est nul dans un conducteur à l’équilibre.

4. Le champ électrique crée par un dipôle est plus localisé que celui crée par une charge isolée.

5. Le flux du champ E à travers une surface ouverte est égal à la quantité de charge intérieure à la surface divisée par ε0.

Réponse D

1. Vrai, E est proportionnel à 1/4πε0 * q/r

2

2. Vrai, notion de SI et de dimension des unités.3. Vrai, caractéristique très importante, effet Faraday.4. Vrai. E(charge) varie en 1/x2 alors que E(dipôle) varie en 1/x3.5. Faux, la loi de Gauss précise que la surface doit être fermée.

Question 6

Parmi les propositions suivantes, laquelle (lesquelles) est (sont) inexacte(s) ?1. L’infra-rouge peut être utilisé pour déterminer des groupes

chimiques.2. Le domaine du visible s’étend de 400 à 750nm.3. L’absorption ou l’émission d’un rayon se fait si et seulement si

la variation énergétique ΔE vaut h.ν.4. Les stérols ont la particularité d’être les précurseurs

permettant la synthèse de la vitamine D en absorbant dans l’UV.

5. L’énergie d’un rayon est d’autant plus grande que sa longueur d’onde est élevée.

Réponse E

1. Vrai, c’est une des applications concrètes de l’IR.2. Vrai, à connaître. 3. Vrai, c’est une loi fondamentale à connaître par

cœur.4. Vrai, ça a une implication directe en physiologie.5. Faux, c’est l’inverse puisque l’énergie varie

comme l’inverse de la longueur d’onde.

Question 7

Concernant les ondes électromagnétiques, quelles sont les 2 propositions exactes ?1. La pulsation d’une onde électromagnétique est inversement

proportionnelle à sa période.2. L’énergie transportée par un champ magnétique est 3.108 fois

inférieure à celle transportée par un champ électrique.3. Une onde électromagnétique est composée de deux champs

(électrique et magnétique) perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation de l’onde.

4. Dans une onde électromagnétique, les champs électrique et magnétique ont même amplitude et même phase.

5. Autre réponse.

Réponse D (1+3)

1. Vrai. On a Ʋ= ω/2π or Ʋ=1/T avec Ʋ : fréquence de l’onde, ω : pulsation de l’onde et T: période de l’onde, d’où ω = 2π/T.

2. Faux. Les énergies transportées par les champs magnétique et électrique sont identiques. Cependant, les amplitudes des deux champs respectifs diffèrent telles que B=E/c.

3. Vrai.4. Faux, Les champs électrique et magnétique sont bien en

phase, mais leurs amplitudes diffèrent comme vu précédemment.

5. Faux

Question 8Quelle(s) est (sont) la (les) proposition(s) inexacte(s) ? 1. Le champ magnétique produit par un fil rectiligne infini est

inversement proportionnel à 1/R.2. Si on double l’intensité du courant traversant un fil rectiligne infini et

le rayon du champ produit, la valeur de l’induction magnétique est alors multipliée par deux.

3. Concernant le champ produit par une boucle de courant parcourue par un courant I en un point M de son axe (z) et de rayon R : Le champ varie selon le cube de la distance du point M au centre de la boucle.

4. Concernant le champ produit par une boucle de courant parcourue par un courant I en un point M de son axe (z) et de rayon R : Au centre de la boucle, le champ augmente quand le rayon diminue.

5. Autre réponse.

Réponse

1. Faux. On a B=ɥ₀I/2πR. C’est donc proportionnel à 1/R ou inversement proportionnel à R, pas les deux en même temps…

2. Faux : B=2ɥ₀I/2×2 πR équivaut à B=ɥ₀I/2 πR. Cela ne change donc strictement rien.

3. Faux : B=ɥ₀IR²/2z^(3). La variation se fait donc selon l’inverse du cube de la distance au point M…

4. Vrai. B=ɥ₀I/2R.

Réponse D

A. 1+3+4B. 1+2+5C. 1+3+5D. 1+2+3

Question 9

Une onde électromagnétique se propage dans un milieu matériel selon:

E(t)= E0 cos (7π×1014t / 3π×106 z)

Quel est l’indice de réfraction du milieu dans lequel se propage cette onde ?

Calculons! Corrigeons!

E(t)=E0 cos (7π×1014 t e 3π×106 z)

ω = 7π×1014 k = 3π×106

n=C/V ʎ=V×T V=ʎ/T

T=2π/ω ʎ=2π/(k)

T=2,85×10-15 s ʎ=6,66×10-7 m n = 1,3

Réponse

A. 1,3 B. 1 C. 0,7 D. 2 E. Autre réponse

Après calcul, l’indice de réfraction n vaut 1.3La bonne réponse est donc la réponse A.

Question 10

Quelle est la réponse juste ?

Sachant que la conductivité électrique du cuivre est de 59,6 × 106 S/m, calculez la résistance d’un fil de cuivre de longueur 10cm et de diamètre 4mm.

Calculons! Corrigeons!

R= (ρ×L)/S = L/σπr2

R= 0,1/ [ 59,6×106×π×(2×10-3 )2 ] = 1,34×10-4

Réponse C

A. 4, 2×10-7 B. 3, 34×10-5 C. 1, 34×10-4 D. 2, 1×10-2

E. Autre réponse

Merci à tous pour votre attention

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