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Chapitre 1 – Exercices par capacités

Le champ magnétique  |  1ère Bac Pro – Groupement 2  |  Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

Capacités et connaissances du programme :

C1 — Aimants, pôles et matériaux attirés

À retenir : un aimant possède un pôle Nord et un pôle Sud. Deux pôles de même nom se repoussent, deux pôles de noms différents s'attirent. Seuls les matériaux ferromagnétiques (fer, acier, nickel, cobalt) sont attirés.
Socle

Exercice 1 – Trier les matériaux

Un électricien range des chutes : fil de cuivre, vis en acier, profilé en aluminium, plaque de fer.

Recopier le tableau et cocher la colonne « attiré » ou « non attiré » par un aimant.

MatériauAttiréNon attiré
Cuivre
Acier
Aluminium
Fer
Standard

Exercice 2 – Attraction et répulsion

On approche deux aimants droits l'un de l'autre.

a) On présente le pôle Nord de l'un face au pôle Sud de l'autre : que se passe-t-il ?

b) On retourne un aimant pour présenter deux pôles Nord face à face : que se passe-t-il ?

c) Une boussole est une petite aiguille aimantée. Que pointe son pôle Nord ?

Approfondissement

Exercice 3 – Enquête de l'électricien

Un électricien doit distinguer deux fils identiques d'aspect : l'un est en cuivre, l'autre en acier zingué. Il dispose d'un aimant.

a) Proposer un test simple, à l'aide de l'aimant, pour les différencier. Quel résultat attend-on pour chacun ?

b) Le test fonctionnerait-il pour distinguer de l'aluminium de l'inox amagnétique ? Discuter brièvement la limite du test.

C2 — Champ magnétique et lignes de champ

Méthode les lignes de champ sortent du pôle Nord et entrent par le pôle Sud à l'extérieur de l'aimant. Elles sont fermées, ne se croisent jamais, et sont plus resserrées là où le champ est intense.
N S Lignes de champ d'un aimant droit
Socle

Exercice 1 – Lire un schéma

On observe le schéma ci-dessus.

a) De quel pôle sortent les flèches des lignes de champ ?

b) Où le champ est-il le plus intense : tout près de l'aimant ou loin de lui ? (indice : observer où les lignes sont resserrées)

Standard

Exercice 2 – Propriétés des lignes de champ

Un élève propose quatre affirmations sur les lignes de champ magnétique. Pour chacune, dire si elle est vraie ou fausse et corriger si nécessaire.

  • a) Les lignes de champ peuvent se croiser.
  • b) Les lignes sortent du Sud et entrent par le Nord à l'extérieur.
  • c) Les lignes sont d'autant plus resserrées que le champ est intense.
  • d) On peut visualiser les lignes avec de la limaille de fer.
Approfondissement

Exercice 3 – Caractériser le vecteur champ

Le champ magnétique \(\vec{B}\) est une grandeur vectorielle.

a) Citer les trois caractéristiques que possède le vecteur \(\vec{B}\) en un point.

b) Une aiguille aimantée placée en un point de l'espace indique la direction de \(\vec{B}\). Expliquer comment elle donne aussi le sens.

C3 — Sens du champ d'une bobine : règle de la main droite

Méthode on enroule les doigts de la main droite dans le sens du courant qui circule dans les spires ; le pouce pointe alors vers le pôle Nord de la bobine, c'est-à-dire dans le sens de \(\vec{B}\) à l'intérieur.
B S N Champ magnétique à l'intérieur d'une bobine
Socle

Exercice 1 – Appliquer la règle

Une bobine est parcourue par un courant continu.

a) Avec quelle main applique-t-on la règle ?

b) Que représente le pouce une fois les doigts enroulés dans le sens du courant ?

Standard

Exercice 2 – Inverser le courant

Un technicien de maintenance alimente une bobine : son pôle Nord est à droite. Il décide ensuite d'inverser le sens du courant.

a) Que devient le sens du champ \(\vec{B}\) à l'intérieur ?

b) Où se trouve maintenant le pôle Nord de la bobine ?

Approfondissement

Exercice 3 – Bobine et relais

Un électricien étudie un relais : une bobine attire un contact en acier dès qu'elle est alimentée. Sur le schéma, le courant entre par le haut des spires et ressort par le bas.

a) Expliquer comment, avec la règle de la main droite, on détermine de quel côté se forme le pôle Nord.

b) Pourquoi le contact retombe-t-il dès qu'on coupe le courant ?

C4 — Tesla et ordres de grandeur

À retenir : l'intensité du champ magnétique \(B\) se mesure en tesla (T). \[1 \text{ mT} = 10^{-3} \text{ T} \qquad 1\,\mu\text{T} = 10^{-6} \text{ T}\] Champ terrestre \(\approx 50\;\mu\)T ; aimant de réfrigérateur \(\approx 5\) mT ; IRM \(\approx 1{,}5\) à \(3\) T.
Socle

Exercice 1 – Conversions

Compléter les conversions (écriture décimale ou scientifique) :

a) \(3\) mT = ... T

b) \(50\;\mu\)T = ... T

c) \(0{,}004\) T = ... mT

Standard

Exercice 2 – Classer des sources

Un technicien lit la documentation de plusieurs dispositifs :

  • Champ terrestre : \(50\;\mu\)T
  • Aimant de réfrigérateur : \(5\) mT
  • Aimant néodyme : \(0{,}8\) T
  • IRM médicale : \(2{,}5\) T

Classer ces sources par champ magnétique croissant (convertir tout en tesla pour comparer).

Approfondissement

Exercice 3 – Esprit critique sur les unités

Dans un article, on lit : « le champ magnétique de la Terre vaut 50 T au niveau du sol ».

a) Pourquoi cette affirmation est-elle aberrante ? Comparer à un ordre de grandeur connu.

b) Donner la valeur correcte avec la bonne unité, en écriture scientifique.

C5 — Proportionnalité \(B = k \times I\) (bobine sans noyau)

Méthode pour une bobine sans noyau de fer, le champ à l'intérieur vérifie \(B = k \times I\), avec \(B\) en tesla (T), \(I\) en ampères (A) et \(k\) en T/A. On isole : \(I = \dfrac{B}{k}\) et \(k = \dfrac{B}{I}\). La courbe \(B = f(I)\) est une droite passant par l'origine.
Socle

Exercice 1 – Calcul direct

Une bobine sans noyau a une constante \(k = 0{,}002\) T/A. Le courant vaut \(I = 4\) A.

a) Calculer \(B\) : \(B = 0{,}002 \times 4 = ...\) T.

b) Exprimer ce résultat en mT.

Standard

Exercice 2 – Trouver le courant

Un électricien règle une bobine sans noyau de constante \(k = 0{,}0025\) T/A. Il veut un champ \(B = 10\) mT.

a) Convertir le champ visé en tesla.

b) Calculer le courant \(I\) nécessaire.

Standard

Exercice 3 – Exploiter un tableau de mesures

Un bobinier mesure le champ \(B\) à l'intérieur d'une bobine sans noyau pour plusieurs courants :

\(I\) (A)1234
\(B\) (mT)2,55,07,510,0

a) Montrer que \(B\) est proportionnel à \(I\).

b) Déterminer la constante \(k\) (en T/A).

c) Prévoir le champ pour \(I = 6\) A.

Approfondissement

Exercice 4 – Bobine avec ou sans noyau de fer

Une bobine sans noyau de fer a une constante \(k = 0{,}004\) T/A.

a) Calculer le champ \(B\) pour \(I = 5\) A.

b) On insère un noyau de fer et on garde \(I = 5\) A : on mesure \(B = 1{,}6\) T. Par quel facteur le champ a-t-il été multiplié ?

c) La relation \(B = k \times I\) reste-t-elle valable avec le noyau de fer ? Justifier et citer une application industrielle.