This physics problem tests your understanding of fundamental physical laws and their applications. The step-by-step solution below breaks down the problem using relevant equations and physical reasoning.
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Voici les solutions pour les questions 9 (d), (e) et (f). 9. (d) i) Un autre matériau qui subira la même attraction lorsqu'il est approché d'un aimant est le nickel (ou le cobalt, l'acier). Ce sont des matériaux ferromagnétiques. ii) Ce matériau subit une attraction plus forte aux pôles de l'aimant car les lignes de champ magnétique sont plus denses aux pôles, indiquant une intensité de champ magnétique plus élevée. iii) Un champ magnétique est la région de l'espace autour d'un aimant ou d'un courant électrique où une force magnétique peut être détectée. iv) Pour déterminer lequel de B ou C est un aimant ou un matériau magnétique en utilisant l'aimant A : 1. Approchez l'aimant A (dont les pôles sont connus) d'une extrémité de la barre B. 2. Si la barre B est attirée par l'aimant A, cela ne suffit pas à conclure car un aimant attire aussi bien un autre aimant qu'un matériau magnétique. 3. Approchez ensuite l'aimant A de l'autre extrémité de la barre B. 4. Si la barre B est repoussée par l'aimant A, alors la barre B est un aimant (les pôles de même signe se repoussent). 5. Si la barre B est attirée par l'aimant A aux deux extrémités, alors la barre B est un matériau magnétique non aimanté. 6. Répétez le processus pour la barre C. La répulsion est le test définitif pour identifier un aimant. 9. (e) i) Un transformateur est un dispositif électrique qui transfère l'énergie électrique entre deux ou plusieurs circuits par induction électromagnétique, généralement pour modifier la tension et le courant alternatifs. ii) Le type de transformateur représenté est un transformateur abaisseur (step-down transformer) car le nombre de spires du primaire (5000) est supérieur à celui du secondaire (250). iii) Pour calculer la tension aux bornes de la bobine secondaire : Step 1: Utiliser la relation entre les tensions et le nombre de spires dans un transformateur. (V_p)/(V_s) = (N_p)/(N_s) Où V_p est la tension primaire, V_s la tension secondaire, N_p le nombre de spires primaires et N_s le nombre de spires secondaires. Step 2: Substituer les valeurs données et résoudre pour V_s. (240\,V)/(V_s) = (5000)/(250) (240\,V)/(V_s) = 20 V_s = (240\,V)/(20) = 12\,V iv) Pour calculer le courant dans la bobine primaire, étant donné que le transformateur est efficace à 100 % : Step 1: Pour un transformateur 100 % efficace, la puissance primaire est égale à la puissance secondaire. P_p = P_s V_p I_p = V_s I_s Où I_p est le courant primaire et I_s est le courant secondaire. Step 2: Substituer les valeurs connues (V_p = 240\,V, V_s = 12\,V, I_s = 6\,A) et résoudre pour I_p. 240\,V × I_p = 12\,V × 6\,A 240\,V × I_p = 72\,W I_p = (72\,W)/(240\,V) = (72)/(240)\,A = (3)/(10)\,A = 0,3\,A 9. (f) i) Lorsque l'interrupteur S est fermé : • Le courant circule à travers le solénoïde, le transformant en un électroaimant. • Les deux barres de fer doux à l'intérieur du solénoïde deviennent magnétisées par induction. • Les extrémités des barres de fer doux qui se font face acquièrent des pôles magnétiques opposés (par exemple, un pôle Nord et un pôle Sud). • En conséquence, les deux barres de fer doux s'attirent mutuellement et se rapprochent. Quelle est la prochaine ?