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

Lequel des schémas suivants, illustrant un moteur à courant continu, indique correctement les pôles de l’aimant dans le moteur ? [A] Schéma A [B] Schéma B

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Transcription de vidéo

Lequel des schémas suivants, illustrant un moteur à courant continu, indique correctement les pôles de l’aimant dans le moteur ?

Ici, les deux schémas illustrent le même moteur. Le moteur tourne dans le sens horaire. Donc, si on observe le point où la bobine est parallèle au champ magnétique, le côté gauche de la bobine se déplacera vers le haut et le côté droit de la bobine se déplacera vers le bas. Ensuite, regardons la direction du courant dans le moteur. On voit que la borne positive est à gauche et la borne négative à droite. Encore une fois, on peut observer l’instant où la bobine est horizontale.

Si on suit le chemin parcouru par le courant autour de la bobine, on voit que la direction du courant sur le côté gauche de la bobine est orientée vers l’intérieur du schéma et que le côté droit de la bobine est orientée vers l’extérieur du schéma. Enfin, on peut regarder le champ magnétique à travers le moteur, que l’on sait horizontal, mais le schéma de gauche l’illustre comme étant orienté de gauche à droite car le pôle nord est à gauche et le pôle sud est à droite. Et le schéma de droite l’illustre comme étant orienté de droite à gauche car le pôle nord est à droite et le pôle sud est à gauche.

La question nous demande: « Lequel de ces schémas indique correctement les pôles de l’aimant dans le moteur ? » Pour ce faire, il nous faut trouver la bonne direction du champ magnétique. Pour résoudre ce problème, on va utiliser la règle de la main droite. La règle de la main droite nous dit que si on oriente nos doigts dans la direction du courant dans un fil, puis que l’on plie nos doigts pour qu’ils soient orientés dans la direction du champ magnétique à travers le fil, puis que l’on tend notre pouce, alors notre pouce pointera dans la direction où le fil se déplacera.

On va appliquer cela au côté gauche de la bobine. Pour le côté gauche de la bobine, on sait que la direction du courant est vers l’intérieur du schéma. Et on sait que la bobine se déplace vers le haut. Et on aimerait savoir si la direction du champ magnétique est orientée vers la gauche ou vers la droite. Dans l’exemple de la règle de la main droite que l’on vient de voir, le courant était orienté de droite à gauche, le champ était orienté vers l’extérieur du schéma et le mouvement du fil était orienté vers le haut.

Ce que l’on a ici n’est pas très éloigné de ce qui est représenté dans les schémas de l’énoncé. Dans les deux cas, le mouvement du fil est orienté vers le haut. En fait, ce qu’il faut faire pour que notre exemple ressemble à notre question est de faire pivoter les directions de courant et de champ par 90 degrés, ce qui nous donne la direction du courant comme étant orientée vers l’intérieur du schéma, comme dans la question. Et la direction du champ magnétique est orientée de droite à gauche. Ainsi, la direction correcte du champ magnétique dans le schéma de l’énoncé est également de droite à gauche.

Une autre façon de penser à cela est de savoir comment faire pivoter notre main pour qu’elle corresponde au schéma de l’énoncé. Comme on l’a vu, le pouce est orienté dans la bonne direction pour le mouvement du fil. Mais au lieu d’avoir le courant orienté de droite à gauche, on doit pivoter notre main pour que la partie de notre main qui pointait de droite à gauche pointe maintenant vers l’intérieur du schéma. On observe alors que les doigts qui pointaient vers l’intérieur du schéma pointent maintenant de droite à gauche, nous disant à nouveau que le champ magnétique doit être de droite à gauche dans ce moteur.

Mais à quel schéma cela correspond-il ? Et bien, rappelons que dans le schéma (A), on a vu que le champ magnétique était orienté de gauche à droite. Le schéma (A) ne peut donc pas indiquer la bonne direction du champ magnétique. Cependant, dans le schéma (B), le champ magnétique était orienté de droite à gauche, ce qui est exactement ce que l’on cherche. Et si on regarde le schéma (B) de plus près, on voit que le pôle nord est à droite et le pôle sud est à gauche. On a donc éliminé le schéma (A). Et on a montré que le schéma (B) indique la bonne direction du champ magnétique dans le moteur. Ainsi, le schéma qui indique correctement les pôles de l’aimant dans le moteur est le schéma (B).

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