Transcription de la vidéo
Les parties (a), (b), (c) et (d) du diagramme montrent un morceau rectiligne de fil de cuivre se déplaçant dans un champ magnétique. Le champ magnétique est uniforme et, dans chaque partie, le fil se déplace à la même vitesse mais dans une direction différente dans le champ magnétique. Lequel des points (a), (b), (c) et (d) montre le mouvement du fil qui entraînerait la plus grande différence de potentiel induite ?
Pour répondre à cette question, nous devons déterminer comment la direction du mouvement du fil de cuivre affectera la valeur de la différence de potentiel induite dans le fil. Commençons par dégager de la place à l’écran et réfléchissons à la manière dont une différence de potentiel peut être induite dans le fil.
Imaginez que nous ayons un morceau rectiligne de fil de cuivre. Nous pouvons regarder le fil sous un angle différent, comme celui-ci, de sorte que la longueur du fil pointe vers l’écran. Actuellement, il n’y a pas de différence de potentiel entre les deux extrémités du fil. Le fil n’est pas connecté à un circuit et il n’y a rien d’autre à proximité du fil qui puisse créer une différence de potentiel.
Maintenant, réfléchissons à ce qui se passerait si le fil était ensuite placé dans un champ magnétique uniforme. Lorsque le fil est stationnaire dans le champ magnétique, il n’y a toujours pas de différence de potentiel entre ses deux extrémités. Mais si le fil commence à se déplacer dans le champ magnétique, il est possible qu’une différence de potentiel soit créée dans le fil.
Imaginez que le fil commence à se déplacer dans cette direction. Nous pouvons voir que, lorsque le fil se déplace, il traverse ces lignes de champ magnétique. Lorsque le fil se déplace de manière à traverser les lignes de champ magnétique, une différence de potentiel est induite entre les deux extrémités du fil. C’est l’induction électromagnétique. La valeur de la différence de potentiel induite est proportionnelle à la vitesse à laquelle le fil traverse les lignes de champ magnétique. Ainsi, si le fil croise les lignes de champ à un taux plus élevé, alors une plus grande différence de potentiel est induite.
Maintenant, cette question nous demande d’identifier la partie du diagramme (a), (b), (c) ou (d) qui montre le mouvement du fil qui induira la plus grande différence de potentiel. Donc, pour répondre à cette question, nous devons déterminer quel diagramme montre le fil qui traverse les lignes de champ au plus grand taux. On nous dit que dans chaque option, le fil a la même vitesse. La seule différence entre chacun des diagrammes est la direction dans laquelle le fil se déplace.
Alors, comment la direction du fil affecte-t-elle la vitesse à laquelle le fil traverse les lignes de champ magnétique ? Pour réfléchir à cela, revenons à notre exemple de diagramme. Imaginez que le fil se déplace dans le champ à une vitesse constante pendant une seconde. Notez également qu’il se déplace perpendiculairement au champ magnétique de manière à traverser chaque ligne de champ à 90 degrés. Disons qu’après une seconde, le fil aura déplacé cette distance et aura donc traversé trois lignes de champ magnétique. Donc, ici, le fil croise les lignes de champ magnétique à un rythme de trois lignes par seconde.
Maintenant, imaginez que le fil se déplace à la même vitesse mais dans cette direction de sorte qu’il croise chaque ligne de champ avec un angle qui n’est pas égal à 90 degrés. Après une seconde, le fil se sera déplacé de la même distance qu’auparavant, mais comme le fil s’est déplacé dans cette direction, il ne traverse que ces deux lignes de champ. Ainsi, lorsque le fil se déplace dans cette direction, il traverse les lignes de champ à un taux de deux par seconde.
Enfin, regardons maintenant le fil se déplaçant dans cette direction, parallèlement aux lignes de champ. Notez que lorsque le fil se déplace dans cette direction, il ne traverse jamais aucune des lignes de champ magnétique. En d’autres termes, le fil croise les lignes de champ à un taux de zéro par seconde.
Nous avons donc vu que le fil croise les lignes de champ magnétique au taux le plus élevé lorsque sa direction de mouvement est perpendiculaire aux lignes de champ. Cela correspond donc à la plus grande différence de potentiel possible induite dans le fil.
Si nous regardons le diagramme qui nous a été donné dans la question, nous pouvons voir que la partie (c) montre le fil traversant les lignes de champ magnétique à un angle de 90 degrés. Dans les parties (a) et (b), le fil traverse les lignes de champ selon différents angles non droits. Et dans la partie (d), le fil se déplace de manière antiparallèle vers les lignes de champ et ne les traverse donc pas du tout. Ainsi, nous savons que la partie (c) du diagramme montre le fil traversant les lignes de champ magnétique au taux le plus élevé.
Parce que la différence de potentiel induite dans le fil est proportionnelle à la vitesse à laquelle le fil traverse les lignes de champ magnétique, la partie (c) montre le mouvement du fil pour lequel la plus grande différence de potentiel est induite.
