Transcription de la vidéo
La figure représente une barre aimantée s’éloignant d’un solénoïde Cela a pour effet d’induire un courant électrique dans le solénoïde qui crée à son tour son propre champ magnétique. Quelle extrémité du solénoïde correspond au pôle Nord du champ magnétique induit ?
Cette question concerne le champ magnétique créé par un solénoïde à cause d’une barre aimantée en mouvement. Plus précisément, on nous demande de déterminer si le pôle Nord du champ magnétique du solénoïde est situé à l’extrémité gauche du solénoïde, au point A, ou à l’extrémité droite du solénoïde, au point B.
Pour répondre à cette question, rappelons quelques notions sur l’induction électromagnétique et la loi de Lenz. Tout d’abord, nous savons que lorsqu’un solénoïde se trouve dans un champ magnétique qui varie, ce qui se produit à cause du mouvement de cette barre aimantée vers la gauche, alors un courant est induit dans le solénoïde. C’est le principe d’induction électromagnétique. Nous savons également que lorsqu’un courant circule dans un solénoïde, il crée son propre champ magnétique. Cela nous amène à la loi de Lenz, qui dit que lorsqu’un courant est créé par induction électromagnétique, la direction de ce courant est telle que le champ magnétique créé s’oppose à la variation du champ magnétique initial. Cela signifie que le champ magnétique créé par le solénoïde doit s’opposer à la variation du champ magnétique initial. Et rappelons-nous, ici, le champ magnétique initial est lié à cette barre aimantée.
Donc, pour répondre à cette question, nous devons identifier dans quelle direction le champ magnétique de ce solénoïde doit être orienté afin de s’opposer à la variation du champ initial de la barre aimantée. Nous savons que tout champ magnétique possède un pôle Nord et un pôle Sud, et c’est évidemment aussi le cas pour un champ produit par un solénoïde. Donc, pour mieux visualiser les pôles du champ magnétique du solénoïde, nous pouvons choisir de modéliser le solénoïde comme une barre aimantée avec des pôles Nord et Sud. La question est donc de savoir si le pôle Nord doit être orienté à gauche ou à droite.
Imaginons les deux scénarios. Tout d’abord, supposons que le pôle Nord du solénoïde corresponde à l’extrémité gauche. Notons alors que deux pôles magnétiques semblables se font face. Nous savons que deux pôles magnétiques identiques se repoussent. Donc, cette force de répulsion pousserait la barre aimantée initiale vers la gauche, en l’éloignant du solénoïde, ce qui était la direction qu’elle avait initialement. Donc, ici, au lieu de s’opposer à la variation initiale du champ magnétique, cette variation du champ magnétique initial irait dans le sens de la force de répulsion due aux pôles magnétiques identiques. Cela ne respecte pas la loi de Lenz.
Maintenant, imaginons que le champ magnétique du solénoïde soit orienté dans l’autre sens, avec le pôle Nord à l’extrémité droite. Notons ici que nous avons des pôles magnétiques opposés qui se font face. Nous savons que les pôles magnétiques opposés s’attirent. Donc, cette force d’attraction agirait pour déplacer la barre aimantée initiale vers la droite, ce qui est l’opposé de la direction dans laquelle elle se déplaçait initialement. Donc, ici, le champ magnétique du solénoïde s’oppose à la variation du champ magnétique initial. Cela correspond bien à la loi de Lenz.
Ainsi, en utilisant le principe d’induction électromagnétique et la loi de Lenz, nous avons pu voir que le champ magnétique induit par le solénoïde doit être orienté avec le pôle Nord situé à l’extrémité droite du solénoïde. En revenant au schéma donné initialement, nous voyons que l’extrémité droite du solénoïde correspond au point B. C’est donc la bonne réponse. Le pôle Nord du champ magnétique induit correspond au point B.
