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TS Thème : Emetteurs et récepteurs sonores TP
Spécialité Principe de fonctionnement d’un haut-parleur et d’un microphone Chap.4
I. Haut-parleur électrodynamique
1. Force de Laplace avec une tige rectiligne
On considère un élément conducteur rectiligne CD, de longueur L, parcouru par un courant d’intensité I et placé dans un champ magnétique B uniforme.
Cet élément est alors soumis à une force
électromagnétique F appelé force de Laplace.
1.1. A l’aide de l’animation Force de Laplace, tester tous les cas de figure où la force de Laplace se manifeste.
1.2. Comment est située cette force par rapport au champ magnétique B et au sens de l’intensité I ? 1.3. Représenter la force de Laplace dans les deux cas ci-dessous :
2. Force de Laplace avec une bobine (Doc. 1)
2.1. De quels paramètres dépend le sens de la force de Laplace ? Répondre à cette question en utilisant des observations expérimentales.
2.2. Pour alimenter la bobine, on utilise un générateur très basses fréquences (GTBF) qui délivre une tension en créneau de fréquence inférieure à 10 Hz. Brancher la bobine avec l’aimant à proximité. Quelles sont les observations ? Expliquer.
3. Le haut – parleur électrodynamique (Doc.2)
3.1. A partir du document 2, expliquer le fonctionnement du haut-parleur électrodynamique.
3.2. En utilisant l’animation sur le principe du haut-parleur, quelles sont les grandeurs variables au cours du temps et la grandeur constante ?
3.3. Sur un schéma, à un instant donné, indiquer le sens de la force de Laplace F , du champ magnétique B et le sens du courant.
3.4. Le haut-parleur électrodynamique est un transducteur électroacoustique. Rechercher la signification du mot transducteur en général puis celle du transducteur électroacoustique.
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II. Le microphone électrodynamique 1. La tension induite
Un aimant déplacé devant une bobine provoque l’apparition d’une tension électrique aux bornes de la bobine.
On parle de tension induite ; elle est créée par le phénomène d’induction électromagnétique.
1.1. Expliquer l’expérience permettant de mettre en évidence la tension induite.
1.2. A quelle condition une tension induite apparaît-elle aux bornes de la bobine ?
1.3. Quelle est la relation entre la fréquence de la tension induite et la fréquence du mouvement de l’aimant par rapport à la bobine ?
Réaliser les expériences nécessaires et répondre à cette question en utilisant les observations expérimentales.
2. Le microphone électrodynamique (doc.4)
Un microphone électrodynamique comporte deux éléments essentiels : une bobine mobile et un aimant fixe, la bobine étant placée dans le champ magnétique créé par l’aimant.
Lorsqu’une onde sonore rencontre la membrane d’un microphone, elle la fait vibrer. Ces vibrations sont transmises à la bobine. La bobine étant dans le champ magnétique de l’aimant, il apparaît une tension induite aux bornes de la bobine.
Voir l’animation sur le principe du microphone.
2.1. Quels éléments d’un microphone électrodynamique sont modélisés par le dispositif de cette expérience ? 2.2. Faire la synthèse des expériences pour montrer qu’un microphone électrodynamique est un transducteur
électroacoustique.
III. Conclusions
1) Quels éléments sont communs à un microphone électrodynamique et à un haut-parleur électrodynamique ? 2) Un haut-parleur électrodynamique peut-il jouer le rôle de microphone électrodynamique ?
Proposer un protocole permettant de vérifier expérimentalement votre réponse.
Le mettre en œuvre après accord du professeur et conclure.
IV. Exercice : remplacement d’un haut-parleur
Ex. 7 p.86 du livre.
