L’effet moteur — Éducation physique, 14–17 ans
Comment un champ magnétique pousse un fil parcouru par un courant et produit la force qui fait tourner un moteur électrique.
L’idée
Un courant dans un fil correspond à des charges en mouvement, et un champ magnétique peut exercer une force sur ces charges. Le fil subit alors une force perpendiculaire au courant et au champ. Pour un fil droit, l’intensité de cette force est F = BIL sinθ.
Pourquoi il est utile
L’électricité peut transférer de l’énergie, mais un circuit seul n’explique pas comment cette énergie devient une rotation. L’effet moteur résout ce problème : une bobine parcourue par un courant subit des forces dans un champ magnétique. Les premières expériences montrant qu’un courant pouvait dévier une boussole ont révélé le lien entre électricité et magnétisme.
Un exemple détaillé
Un fil de 0,40 m porte un courant de 3,0 A dans un champ magnétique de 0,20 T, à 90°. Comme sin90° = 1, on utilise F = BIL = 0,20 × 3,0 × 0,40. La force vaut 0,24 N et sa direction se trouve avec la règle de la main de l’effet moteur.
Le piège courant
On s’attend souvent à une force dès qu’un fil parcouru par un courant se trouve près d’un aimant. C’est compréhensible puisque les deux éléments sont présents, mais l’angle compte : un fil parallèle au champ a θ = 0° et sin0° = 0, donc la force motrice est nulle. Le fil doit traverser la direction du champ.
Dans la vie courante
Les moteurs électriques utilisent une bobine parcourue par un courant dans un champ magnétique pour produire une rotation continue. Ils font fonctionner des ventilateurs, des machines à laver, des vélos électriques et de nombreux outils. Un moteur transforme ainsi l’énergie électrique en mouvement ; une commutation ou un courant alternatif entretient le même sens de rotation.
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