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On parle de champ scalaire lorsqu à tout point de l espace on associe une valeur numérique.

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Academic year: 2022

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Texte intégral

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1ère Spé physique TP 11.2 A Notion de champ

On parle de champ scalaire lorsqu’à tout point de l’espace on associe une valeur numérique.

On parle de champ vectoriel lorsqu’à tout point de l’espace on associe un vecteur.

Chaque vecteur a un sens et une intensité. Il va donc y avoir deux façons de procéder pour représenter les champs vectoriels :

Un champ est invisible, c’est une propriété de l’espace. On le visualise avec un capteur sensible à cette propriété (thermomètre, manomètre, gravimètre, teslamètre, aiguilles aimantées …)

Un champ est uniforme dans une portion de l’espace lorsqu’il a partout la même valeur (direction, sens et intensité). Les lignes de champs sont alors parallèles.

Répondez aux questions avec des phrases rédigées.

On s’intéresse à l’intensité du champ et on trace les lignes équipotentielles (lignes reliant les points ayant le même champ)

On s’intéresse à la direction et au sens du champ et on trace les lignes de champs (on part d’un point de l’espace, et on suit la direction et le sens des vecteurs en traçant une ligne fléchée).

(2)

1ère Spé physique TP 11.2 Notion de champ Carte de températures Problématique 1

On souhaite déterminer la température en utilisant une carte météo.

Sur les sites internet de Météo, on peut voir chaque jour la carte de la France avec des températures en différents lieux. Une carte météo nous donne un aperçu du champ de température en France.

Question 1.1

Un champ de température est-il un champ scalaire ou vectoriel ? Question 1.2

Quelle est, sur la carte, la température à Luxembourg et à Paris ?

Question 1.3

Que signifie la couleur orange foncée sur la carte ?

(3)

1ère Spé physique TP 11.2 Notion de champ La pression atmosphérique Problématique 2

Est-ce que je suis aussi intelligent(e) qu’Évelyne Dhéliat sur TF1 ?

Question 2.1

Donner le nom et l’unité de la grandeur physique (notée p) mesurée dans cette carte.

Question 2.2

Que représentent les lignes bleues dessinées sur cette carte météo et quel nom leur est donné dans ce type de carte ?

Question 2.3

Donner la valeur de la variation de p entre deux lignes consécutives.

Question 2.4

Déduire la valeur de p à Istanbul puis à Bordeaux d’après cette carte.

Question 2.5

Pourquoi la ligne 1015 est-elle importante ?

Question 2.6

Que signifient les lettres D et A figurant sur cette carte ? Que dire de p en ces zones particulières ?

Question 2.6

Cette carte des pressions atmosphériques représente-elle un champ scalaire ou vectoriel ?

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1ère Spé physique TP 11.2 Notion de champ Carte des vents Problématique 3

Est ce que je peux aller faire de la voile cette après-midi ? Carte des vents pour cette après midi

Question 3.1

Quelles informations donnent les flèches de cette carte ? Question 3.2

Quelle information peut donner les lignes de champs (non représentées) de cette carte pour un navigateur ?

Question 3.3

Est-ce que cette carte représente un champ scalaire ou vectoriel ?

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1ère S TP 15 Notion de champ Le champ magnétique Problématique 4

Comment visualiser le champ magnétique ?

Matériel disponible : Aimant droit, aimant en U, plaques d’aiguilles aimantées

On sait qu’un aimant exerce une action sur les objets possédant des propriétés magnétiques tels que les objets contenant du fer. Un aimant exerce de façon permanente un champ magnétique autour de lui : en chaque point de l’espace, il existe une valeur du champ magnétique. Le champ magnétique se note B et s’exprime en tesla (T).

Observation du champ

Question 4.1

Est-ce qu’un champ magnétique est visible ?

Question 4.2

Comment peut-on le visualiser ?

Poser l’aimant droit sur une plaque composée d’aiguilles aimantées, tapoter sur la plaque pour que les aiguilles s’orientent librement.

Question 4.3

Comment s’orientent les lignes de champs ? Faire un schéma Est-ce que le champ est uniforme dans une partie de l’espace ?

Poser l’aimant en U sur une plaque composée d’aiguilles aimantées, tapoter sur la plaque pour que les aiguilles s’orientent librement.

Question 4.4

Comment s’orientent les lignes de champs ? Faire un schéma Est-ce que le champ est uniforme dans une partie de l’espace ?

Question 4.5

Le champ magnétique est-il un champ scalaire ou un champ vectoriel ?

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1ère Spé physique TP 11.2 Notion de champ Champs gravitationnel

Problématique 5

Champ de pesanteur ou de gravitation ?

Pour détecter la présence d’un champ de gravité il suffit de lâcher un objet qui a une masse. Il va subir une interaction gravitationnelle et sa trajectoire suivra les lignes de champ.

A proximité de la surface de la Terre : champ de pesanteur

g

Question 5.1

Quelle va être la direction de la chute de ces 3 pommes ?

Question 5.2

Que remarquez-vous sur la géométrie des lignes de champs ?

Loin de la Terre : champ de gravitation

G

Question 5.3

Quelle va être la direction de la chute de ces 3 pommes ?

Question 5.4

Que remarquez-vous sur la géométrie des lignes de champs ?

Le champ de pesanteur est une approximation du champ de gravitation pour une petite zone à la surface de la Terre.

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1ère Spé physique TP 11.2 Notion de champ Observer le champ électrique Problématique 6

Comment visualiser les lignes de champ du champ électrique dans un condensateur ?

Objectif : Etablir les caractéristiques du champ électrique E régnant entre les deux plaques A et B d’un condensateur plan.

Un condensateur plan est constitué de 2 armatures planes et parallèles séparées par un isolant ; La distance entre les armatures devant être faible devant leurs dimensions.

On place le dispositif suivant sur un rétroprojecteur :

A et B sont deux plaques métalliques verticales dont les bases baignent dans de l’huile de ricin.

On a mis des graines de gazon dans l’huile. Ces graines ont la propriété de se polariser et de former un dipôle.

On remue l’huile avec la baquette de verre afin de disperser les graines.

On fait tourner la machine de Wimshurt pour accumuler des charges électriques sur les plaques (surtout ne pas toucher les plaques !)

Question 6.1

Pourquoi les graines de gazon se déplacent-elles ?

Question 6.2

Que visualisent ces graines de gazon ?

Question 6.3

Que peut-on dire alors des lignes de champ entre les plaques d’un condensateur ?

B A

Générateur : Machine de Wimshurst

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