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Vidéo de question : Comprendre la loi de Lenz Physique

La figure montre un barreau aimanté se déplaçant vers un solénoïde. Cela induit un courant électrique dans le solénoïde, qui crée à son tour son propre champ magnétique. Quelle extrémité du solénoïde est le pôle nord du champ magnétique induit ?

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Transcription de vidéo

La figure montre un barreau aimanté se déplaçant vers un solénoïde. Cela induit un courant électrique dans le solénoïde qui crée à son tour son propre champ magnétique. Quelle extrémité du solénoïde est le pôle nord du champ magnétique induit ?

Alors, dans cette question, nous pouvons voir que nous avons un barreau aimanté déplacé vers un solénoïde ou une bobine de fil. Maintenant, à ce stade, il pourrait être utile de tracer les lignes de champ magnétique à partir de l’aimant. Donc, voici les lignes de champ magnétique de l’aimant, dessinées en vert.

Maintenant, rappelons également que les lignes de champ magnétique circulent du pôle nord au pôle sud d’un aimant. Par conséquent, dans notre cas particulier, les lignes de champ magnétique circulent dans ce sens, à la fois les lignes de champ en haut et les lignes de champ en bas. Et à proximité du pôle nord, nous pouvons voir que les lignes de champ magnétique sortent du pôle nord.

Maintenant, on nous a également dit que l’aimant se déplace vers le solénoïde, en d’autres termes, vers la droite. Et ainsi, à la suite de ce mouvement, nous pouvons voir que les lignes de champ magnétique pointant dans le solénoïde entrent dans le solénoïde lorsque le barreau se déplace. Et par conséquent, le champ magnétique à travers l’aire des bobines solénoïdes varie avec le temps. Et plus précisément, les lignes de champ magnétique pointant vers le solénoïde se déplacent dans la zone du solénoïde lorsque l’aimant se déplace.

Maintenant, comme la question nous le dit, cela se traduit par un flux de courant dans le solénoïde. Et cela se produit parce qu’une FEM, ou force électromotrice, appelée tension, est induite aux bornes du solénoïde en raison de la variation de champ magnétique à travers la surface du solénoïde lui-même. Ce phénomène est connu sous le nom d’induction électromagnétique, où la variation de champ magnétique à travers une aire de fil induit une FEM aux bornes de ce fil. Et si ce fil forme une boucle fermée, alors un courant peut également passer à travers ce fil.

Et surtout, le courant qui commence à passer à travers le fil circule dans un sens particulier. En d’autres termes, dans notre solénoïde, le courant pourrait potentiellement circuler de cette façon, ou il pourrait circuler dans l’autre sens. Et l’induction électromagnétique nous dit qu’il doit circuler d’une manière très spécifique. Pas le sens du courant lui-même, qui dans ce cas particulier, n’est pas important. Mais ce qui est important, c’est que le courant doit circuler dans un sens particulier de sorte que le champ magnétique dû à ce flux de courant s’oppose à la variation de champ magnétique dû au mouvement du barreau aimanté.

En d’autres termes, nous avons dit plus tôt que les lignes de champ magnétique pointant dans ce sens à partir du pôle nord de la barre magnétique pénètrent dans le solénoïde. Et ainsi, le solénoïde aura un courant qui le traverse. Et ce courant va induire son propre champ magnétique. Ce champ magnétique induit s’opposera au sens du champ magnétique variant dû au barreau aimanté.

En d’autres termes, alors, comme les lignes de champ magnétique pointant vers la droite entrent dans le solénoïde, cela signifie que l’intensité du champ magnétique augmente vers la droite à travers le solénoïde. Et donc, pour contrer cela, le solénoïde générera son propre champ magnétique qui pointe vers la gauche. Mais, bien sûr, cela n’est vrai qu’à travers le centre du solénoïde. Le champ magnétique à travers le reste de l’électroaimant ressemble en fait à celui de l’aimant. Et donc, nous pouvons schématiser le champ magnétique du solénoïde, qui pointe en fait dans ce sens.

Et nous pouvons en fait dessiner quelques lignes de champ magnétique supplémentaires pour voir que le champ magnétique s’éloigne de la partie du schéma marquée A et rejoint la partie du schéma marquée B. Mais alors, comme nous l’avons vu pour l’aimant, les lignes de champ magnétique pointent du pôle nord vers le pôle sud. Et donc, si nous devions remplacer notre solénoïde par un autre aimant, alors cet aimant aurait son pôle nord pointé vers la gauche, en d’autres termes, en opposition avec le mouvement de l’aimant d’origine, qui était vers la droite.

Et cela a du sens. Rappelez-vous que l’aimant d’origine se déplaçant vers la droite entraîne une augmentation du champ magnétique dirigé vers la droite à travers le solénoïde. Ainsi, le courant induit dans le solénoïde va essayer de résister à cela. Et le moyen de résister à cela est de créer son propre champ magnétique qui pointe vers la gauche, dans le sens opposé. Et donc, en revenant à notre question initiale, nous pouvons voir que l’extrémité du solénoïde, qui est le pôle nord, est l’extrémité gauche ici. En d’autres termes, la réponse à notre question est A.

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