Vidéo question :: Identifier la direction du courant dans un moteur à courant continu Physique

Transcription de la vidéo

Lequel des schémas suivants illustrant un moteur à courant continu indique correctement les bornes du moteur ? La bobine du moteur est représentée simultanément sous quatre angles différents du champ magnétique du moteur.

On nous montre deux schémas différents, (A) et (B), et ces schémas sont presque identiques. Les deux schémas illustrent le pôle nord de l’aimant à gauche et le pôle sud à droite. Ainsi, le champ magnétique du moteur sur les deux schémas est orienté de gauche à droite. Les deux schémas montrent également que la bobine tourne dans le sens horaire. Ainsi, le côté gauche de la bobine se déplacera vers le haut et le côté droit de la bobine se déplacera vers le bas. En fait, la seule différence entre ces schémas est que le schéma de gauche a sa borne positive à gauche et sa borne négative à droite, alors que le schéma de droite a sa borne positive à droite et sa borne négative à gauche.

Et la question nous demande lequel de ces schémas indique correctement les bornes. Pour répondre à cette question, on va utiliser la règle de la main droite. La règle de la main droite nous dit que si on prend notre main droite et que l’on oriente nos doigts dans la direction du courant dans un fil, puis que l’on plie nos doigts pour qu’ils pointent dans la direction du champ magnétique à travers le fil, alors si on tend le pouce, celui-ci pointera dans la direction selon laquelle le fil se déplace.

Dans notre cas, avec ces schémas particuliers, on va prendre le morceau de fil gauche de la bobine quand il est horizontal. Comme on le sait, le champ magnétique est orienté de gauche à droite. Et on sait également que ce côté de la bobine se déplace vers le haut. On peut utiliser la règle de la main droite pour déterminer la direction du courant de ce côté de la bobine. Ici, la configuration illustrée dans les schémas est très similaire à l’exemple que l’on a utilisé pour la règle de la main droite. Le mouvement du fil est dans les deux cas orienté vers le haut. Cependant, dans la question, plutôt que d’avoir le champ orienté vers l’extérieur du schéma, comme dans l’exemple, le champ magnétique est orienté de gauche à droite. En revanche, on peut faire pivoter notre main de 90 degrés autour du pouce pour que cela corresponde à cette situation, ce qui signifie que notre champ est également tourné de 90 degrés.

Il en va de même pour la direction du courant. Donc, si on le fait pivoter de 90 degrés de droite à gauche, on voit que le courant est maintenant orienté vers l’intérieur du schéma. Ainsi, le bon schéma doit montrer que la direction du courant à partir du côté gauche de la bobine est orienté vers l’extérieur du schéma. Commençons par le schéma (A).

On peut suivre le chemin suivi par le courant autour de la bobine. En partant de la borne positive du moteur, la charge circule dans la bobine de gauche à droite, dans le sens des aiguilles d’une montre autour de la bobine, puis sort de la bobine vers la borne négative de droite. On peut tout de suite voir que la direction du courant du côté gauche de la bobine est orientée vers l’intérieur du schéma, et on sait que ceci est incorrect. Par conséquent, on peut éliminer le schéma (A).

Maintenant, passons au schéma (B). En répétant le processus, on voit que la charge entre dans la bobine par la droite, circule dans le sens antihoraire autour de la bobine, puis sort de la bobine vers la borne négative sur la gauche. On voit que dans le schéma (B), la direction du courant du côté gauche de la bobine est orientée correctement vers l’extérieur du schéma. Et par conséquent, les bornes sont correctement indiquées, avec la borne positive à droite et la borne négative à gauche.

On a donc éliminé le schéma (A). Et on a montré que le schéma (B) illustre la bonne direction du courant dans la bobine. Par conséquent, le schéma qui indique correctement les bornes du moteur est le schéma (B).