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Physique 4ᵉ

Ressources · 4ᵉ · Physique

Magnétisme et électromagnétisme

Aimants, champ magnétique, effet d'un courant sur une boussole

Approfondissement Ce chapitre va au-delà du programme officiel de 4ᵉ : utile pour aller plus loin ou anticiper.

À propos de cette page
Ces exercices corrigés sur « Magnétisme et électromagnétisme » en quatrième permettent de s'entraîner et de vérifier ses acquis en physique. Ils suivent le programme officiel de quatrième et sont classés par difficulté (facile, moyen, difficile). Au programme : Aimants et matériaux magnétiques, Les pôles et leurs interactions, Le champ magnétique, La boussole et le champ terrestre. Écris ta réponse puis clique sur « Vérifier » : la correction est immédiate et tolère majuscules, espaces et ponctuation. Cet entraînement aide à mémoriser les méthodes, repérer ses erreurs et gagner en confiance avant un contrôle. Exercices gratuits proposés par un professeur particulier à Marseille pour réviser physique en quatrième.

Entraîne-toi par niveau. Écris ta réponse puis clique sur « Vérifier » (ou tape Entrée). La correction tolère majuscules, espaces et ponctuation.

Facile
Ex. 1Complète chaque phrase.
Les métaux attirés par un aimant sont dits .
L'unité de l'intensité du champ magnétique est le .
Un électroaimant est une bobine enroulée autour d'un noyau de doux.
Le physicien qui a découvert en 1820 qu'un courant dévie une boussole s'appelle .
Pour visualiser les lignes de champ d'un aimant, on saupoudre de la de fer.
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  1. ferromagnétiques — Fer, nickel, cobalt.
  2. tesla — Symbole T ; on utilise souvent le mT et le µT.
  3. fer — Le fer doux s'aimante fort et se désaimante vite.
  4. Œrsted — Hans Christian Œrsted, physicien danois.
  5. limaille — Les grains s'alignent le long des lignes de champ.
Ex. 2Attraction, répulsion ou rien ? Réponds par « attraction », « répulsion » ou « rien ».
Pôle S d'un aimant face au pôle S d'un autre aimant :
Pôle N d'un aimant face à un clou en acier :
Pôle N d'un aimant face à une pièce de 1 centime en cuivre :
Pôle S d'un aimant face au pôle N d'un électroaimant sous tension :
Pôle S d'un aimant face à une feuille d'aluminium :
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  1. répulsion — Mêmes pôles → répulsion.
  2. attraction — Le fer est attiré par n'importe quel pôle.
  3. rien — Le cuivre n'est pas ferromagnétique.
  4. attraction — Un électroaimant a des pôles comme un aimant.
  5. rien — L'aluminium n'est pas attiré.
Moyen
Ex. 3Vrai ou faux ?
Un aimant coupé en deux donne un pôle N seul et un pôle S seul.
Les lignes de champ, à l'extérieur d'un aimant, vont du pôle S vers le pôle N.
Le pôle sud magnétique de la Terre se trouve près du pôle Nord géographique.
Un électroaimant dont on coupe le courant continue d'attirer les objets en fer.
Le champ magnétique est plus intense près des pôles d'un aimant.
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  1. faux — On obtient deux aimants complets.
  2. faux — C'est l'inverse : de N vers S à l'extérieur.
  3. vrai — C'est lui qui attire le pôle nord de l'aiguille.
  4. faux — Sans courant, plus de champ : c'est tout son intérêt.
  5. vrai — Les lignes de champ y sont serrées.
Ex. 4Expérience d'Œrsted : une boussole est placée sous un fil parcouru par un courant. Indique ce que devient la déviation de l'aiguille : « augmente », « diminue », « change de sens » ou « disparaît ».
On remplace la pile de 4,5 V par une pile de 9 V (le courant est plus intense) : la déviation
On retourne la pile : la déviation
On ouvre l'interrupteur : la déviation
On soulève le fil à 10 cm au-dessus de la boussole : la déviation
On ajoute une seconde lampe en série (le courant est moins intense) : la déviation
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  1. augmente — Plus I est grand, plus le champ créé est intense.
  2. change de sens — Le sens du champ dépend du sens du courant.
  3. disparaît — Sans courant, le fil ne crée plus de champ.
  4. diminue — Le champ diminue avec la distance.
  5. diminue — Une lampe de plus en série réduit l'intensité.
Difficile
Ex. 5Conversions et comparaisons d'intensités de champ magnétique.
8 mT = T
0,35 T = mT
Le champ terrestre à Marseille vaut 46 µT, soit mT.
Un aimant néodyme crée 1,2 T à sa surface. Il est fois plus intense qu'un aimant de frigo de 4 mT.
Un appareil d'IRM produit 3 T. Combien de fois le champ terrestre (50 µT) ? fois
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  1. 0,008 — 1 mT = 0,001 T.
  2. 350 — On multiplie par 1 000.
  3. 0,046 — 1 µT = 0,001 mT.
  4. 300 — 1 200 mT ÷ 4 mT = 300.
  5. 60000 — 3 ÷ 0,000 050 = 60 000.
Ex. 6Réponds en une ou deux phrases.
Pourquoi un aimant attire-t-il un trombone en acier mais pas une pièce en aluminium, alors que ce sont deux métaux ?
Pourquoi une grue de casse utilise-t-elle un électroaimant plutôt qu'un aimant permanent ?
Un randonneur consulte sa boussole en tenant son téléphone (avec un haut-parleur aimanté) dans la même main. Quel est le problème ?
Explique pourquoi on dit que l'expérience d'Œrsted a « unifié » électricité et magnétisme.
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  1. Réponse libre — exemple : Seuls quelques métaux (fer, nickel, cobalt) sont ferromagnétiques ; l'aluminium ne l'est pas, être un métal ne suffit pas. — Le tri magnétique repose là-dessus.
  2. Réponse libre — exemple : Pour pouvoir relâcher la charge : il suffit de couper le courant. Un aimant permanent ne lâcherait jamais l'acier. — Commandable = avantage décisif.
  3. Réponse libre — exemple : L'aimant du téléphone crée un champ plus fort que celui de la Terre à cette distance : l'aiguille s'aligne sur lui et n'indique plus le nord. — Toujours éloigner aimants et objets en fer.
  4. Réponse libre — exemple : Elle montre qu'un courant électrique produit un champ magnétique : les deux phénomènes, que l'on croyait indépendants, sont liés. — Naissance de l'électromagnétisme.
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