Transcription de la vidéo
La machine à courant continu en fonctionnement moteur représentée sur la figure suivante tourne-t-elle dans le sens horaire ou antihoraire?
La figure qui nous a été donnée montre une simple machine à courant continu en fonctionnement moteur. Il se compose de deux pôles d’un aimant permanent et d’une bobine de fil qui est connectée à un commutateur à bague fendue.
Pour commencer, rappelons que la rotation d’une machine à courant continu en fonctionnement moteur est causée par des forces agissant sur la bobine conductrice de courant en raison du champ magnétique entre les deux pôles de l’aimant. Le sens de ces forces dépend à la fois du sens du courant dans la bobine et du sens du champ magnétique dans lequel se trouve la bobine. Maintenant, nous pouvons trouver les sens des forces agissant sur la bobine en utilisant la règle de gauche de Fleming. Pour utiliser la règle de Fleming à gauche ici, nous devons d’abord déterminer le sens du champ magnétique et du courant dans la bobine.
Le champ magnétique est créé par un aimant permanent, dont les pôles nord et sud ont été représentés sur notre figure. Nous devons nous rappeler que, par convention, le champ magnétique pointe toujours du nord au sud. Cela signifie que le champ magnétique ici, que nous appellerons B, pointe de gauche à droite. Maintenant, réfléchissons au courant dans la bobine. On peut rappeler que par convention, le courant passe de positif à négatif. Donc, ici, le courant conventionnel, que nous appellerons 𝐼, va de la borne positive à gauche, tout autour de la bobine, et sort vers la borne négative à droite.
Enfin, nous devons nous rappeler qu’un courant dans un champ magnétique subira une force, mais uniquement s’il est incliné par rapport au champ. Cela signifie que les côtés avant et arrière de la bobine ne subissent aucune force, car le courant en ces points est parallèle au champ magnétique, et non à un angle. Donc, ici, nous ne sommes intéressés que par le courant sur les côtés gauche et droit de la bobine, qui conduit le courant perpendiculairement au champ magnétique.
Donc, récapitulons comment utiliser la règle de Fleming pour la main gauche afin de trouver le sens de la force agissant sur un fil conducteur de courant dans un champ magnétique. Pour commencer, nous pointons le premier doigt de notre main gauche dans le sens du champ magnétique. Ensuite, nous pointons notre index à 90 degrés vers le premier, dans le sens du courant. Enfin, si nous pointons notre pouce à 90 degrés vers les deux doigts, il pointera dans le sens de la force agissant sur le fil. Nous pouvons appliquer cette règle aux côtés gauche ou droit de la bobine.
Notez que ici que le courant pointe dans des sens opposés de chaque côté de la bobine. Ainsi, les forces de chaque côté pointeront également dans des sens opposés. Maintenant, cela se traduit par une force de rotation globale, ou couple, agissant sur la bobine de fil. Cela signifie que, dans la pratique, il suffit de déterminer le sens de la force agissant sur un côté de la bobine.
Appliquons alors la règle de Fleming pour la main gauche sur le côté droit de cette bobine. De ce côté, le courant pointe vers l’écran. En suivant les étapes décrites, nous pointons le premier doigt de la main gauche dans le sens du champ magnétique, qui dans ce cas est vers la droite. Ensuite, nous pointons notre deuxième doigt dans le sens du courant de ce côté de la bobine, qui sort de l’écran vers nous. Enfin, avec notre pouce perpendiculaire aux deux doigts, nous pouvons voir qu’il pointe vers le haut. C’est donc le sens de la force agissant de ce côté de la bobine. Nous avons appelé cette force 𝐹 sur notre figure. Nous pouvons voir qu’une force agissant vers le haut sur le côté droit de la bobine entraînera une rotation de la bobine dans le sens antihoraire.
Comme nous l’avons mentionné précédemment, nous n’avons pas besoin d’appliquer la règle de la main gauche des deux côtés de la bobine. Cependant, si nous appliquions également la règle de la main gauche au côté gauche de la bobine, nous constaterions qu’une force qui pointe vers le bas est produite à ce stade. Ainsi, enfin, un couple dans le sens inverse des aiguilles d’une montre est produit. Par conséquent, nous savons que pour cette machine à courant continu en fonctionnement moteur, le sens de rotation sera dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. C’est notre réponse finale.
