Transcription de la vidéo
La partie (a) de la figure montre un barreau aimanté se déplaçant à une vitesse 𝑣 vers un solénoïde immobile. Cela induit une différence de potentiel électrique aux deux extrémités du solénoïde. La partie (b) de la figure montre un barreau aimanté immobile avec un solénoïde se déplaçant vers lui à une vitesse 𝑣. Dans quelle mesure la différence de potentiel induite dans le solénoïde dans la partie (b) est-elle différente de celle induite dans la partie (a) ?
Alors, dans cette question, nous avons affaire à un barreau aimanté et à un solénoïde, ou à une bobine de fil. Et, bien sûr, dans le cas d’un solénoïde, la bobine de fil possède plusieurs boucles. Maintenant, dans la partie a de la figure, nous constatons que le barre aimantée est déplacée vers la bobine de fil, le solénoïde, alors que le solénoïde reste immobile.
Et on nous a dit qu’en déplaçant la barre aimantée vers le solénoïde, une force électromagnétique ou une force électromotrice, ou en d’autres termes, une tension, est induite aux deux extrémités du solénoïde. Maintenant, ce phénomène est l’induction électromagnétique. Et dans ce phénomène, une FEM est générée à travers les extrémités du solénoïde parce que le champ magnétique à travers l’aire du solénoïde change. Et la raison pour laquelle le champ magnétique change est parce que nous déplaçons l’aimant vers le solénoïde.
Maintenant, rappelons que la FEM générée dépend de nombreux facteurs. Et l’un de ces facteurs est le taux de variation du champ magnétique à travers l’aire du solénoïde, en d’autres termes, la vitesse à laquelle le champ magnétique de la barre aimantée varie lorsqu’elle se déplace à travers le solénoïde. Nous pouvons même tracer les lignes de champ représentant le champ magnétique du barreau aimanté. Et nous pouvons voir que lorsque le barreau se déplace dans la bobine, le champ magnétique varie au sein de l’aire de la bobine.
Donc, c’est cette variation du champ magnétique dans la bobine et, plus précisément, le taux de variation de ce champ magnétique, qui influence directement l’amplitude, ou la valeur, de la différence de potentiel générée à travers le solénoïde. Maintenant, ce qui nous est demandé dans la question ici, c’est que dans la partie b, au lieu de déplacer la barre aimantée vers le solénoïde, nous gardons la barre aimantée au même endroit et nous déplaçons le solénoïde vers la barre aimantée. Nous devons déterminer dans quelle mesure la force électromagnétique générée à travers le solénoïde diffère dans ce cas par rapport au premier cas où nous déplaçons la barre aimantée vers le solénoïde.
Maintenant, la chose importante à noter est que nous gardons tout le reste à l’identique. Le barreau lui-même est exactement le même. Et donc, le champ magnétique qu’il génère est exactement le même. Le solénoïde est le même solénoïde que précédemment. Et donc, le nombre de boucles qui composent ce solénoïde ne change pas non plus. Nous ne déformons pas le solénoïde, de sorte que l’aire à travers les bobines est exactement la même que précédemment. Et nous n’orientons pas la barre aimantée ou le solénoïde différemment l’un par rapport à l’autre.
Donc, tout est comme avant. La seule différence est que, sur la figure b, le solénoïde se déplace vers l’aimant tandis que, sur la figure a, l’aimant se déplaçait vers le solénoïde. Aussi, il est important de noter que dans les deux cas, la vitesse de l’objet en mouvement est 𝑣. C’est exactement la même chose dans les deux cas. Dans la figure a, l’aimant se déplace à une vitesse 𝑣, et dans la figure b, le solénoïde se déplace à une vitesse 𝑣.
Et donc, rappelons que nous avons dit plus tôt que l’induction électromagnétique dépend du taux de variation du champ magnétique à travers l’aire de la bobine, où l’aire est l’aire de la section transversale que nous ne pouvons pas voir car nous avons une vue de côté. Maintenant, peu importe que nous déplacions le barreau magnétique vers le solénoïde ou le solénoïde vers le barreau magnétique. Tant que la vitesse relative entre les deux est exactement la même, le taux de variation du champ magnétique à travers le solénoïde sera le même.
Parce que, regardez, dans les deux cas, les deux objets se rapprochent, et dans les deux cas, ils se rapprochent à la même vitesse. Ainsi, chaque seconde, la même quantité de champ magnétique provenant du barreau lui-même pénètre dans le solénoïde. Et par conséquent, la FEM induite à travers le solénoïde sera exactement la même dans les deux cas. Et donc, à ce stade, nous avons trouvé la réponse à notre question. Lorsqu’on nous demande comment la différence de potentiel induite dans le solénoïde dans la partie b est différente de celle dans la partie a, on peut dire que la différence de potentiel induite est la même.
