If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Si vous avez un filtre web, veuillez vous assurer que les domaines *. kastatic.org et *. kasandbox.org sont autorisés.

Contenu principal

Moteur électrique : Partie I

Mise en évidence du couple de forces magnétiques exercé sur une spire parcourue par un courant plongée dans un champ magnétique et mise en mouvement de la spire. Créé par Sal Khan.

Transcription de la vidéo

alors dans cette vidéo on va continuer à faire des petites applications sur le magnétisme et on va essayer de faire un truc un petit peu plus compliqué tu verras c'est assez assez rigolo et pas tout à fait intuitif dès le début non c'est pour ça que c'est intéressant alors déjà on va imaginer avoir un champ magnétique qui va de la droite vers la gauche et donc ils valent à redire la gauche mais il va il est dans mon écran il est au dessus il est en dessous c'est un champ magnétique tu es d'accord donc il il est partout il est vraiment en trois dimensions et alors si je le dessine ce champ magnétique et bien je peux le dessiner comme ça hop par exemple alors je peux en défi n'est juste un autre là bon je pouvais en dessiner absolument partout tu sais on avait déjà vu ça mais là pour que ce soit plus simple je vais en définit que deux mais tu gardes bien en tête que ce champ magnétique et vers l'île est partout dans l'écran devant toi derrière toi absolument partout et qu'il va de la gauche de la droite pardon vers la gauche comme j'ai dessiné ici il manque dans ce champ magnétique et bien on vient mettre un objet un peu spéciale on vient mettre un circuit électrique mais pas n'importe lequel circuit électrique on vient mettre une boucle de courant alors c'est une boucle mais pour le pousser hors plus simple on va la dessiner en quarts et tu vas vite comprendre pourquoi alors si je la dessine par exemple comme ça comme ça comme ça hop tu vas aller bien ce métriques donc voilà ça c'est mon fils électriques et dans ce fil est bien y passe une intensité qui fait comme ça alors elle rentre par ici et donc tu vois elle passe comme ça comme ça comme ça comme ça et elle sort par là alors bon on ne t'oublie bien t'oublie pas pardon que bien évidemment les électrons dans l'autre sens c'est que comme d'habitude c'est toujours ce fameux truc où on regarde le mouvement des troupes auraient laissé les électrons derrière leur passage enfin bon tout comme d'habitude on ne prend pas assez avec ça mais on se souvient que nous on va prendre le sens du courant y pour résoudre tous nos petits problèmes alors là tu imagine ce que je vais te demander puisque dans les dernières vidéos et bien on a vu que lorsqu'on avait un fils électriques dans lequel passer un courant écueil celui ci se trouvait dans un champ magnétique et bien il était soumis à une force du à ce champ magnétique et au fait que ya un courant passe dans ce film donc bah je vais demander quelque chose de plutôt logique c'est quelle force s'applique sur ce système là alors bon c'est un peu plus compliqué que la fois dernière parce que tu vois qu'il va falloir qu on décompose le problème on va décomposé en fonction de la géométrie de notre boucle et tu verras quand fait à bien se simplifier donc tu vois par exemple eh bien on va commencer par ce morceau là donc ce morceau là en verre et aideront y descend comme ça et donc on va l'appeler elle donc tu te souviens on prend bien ce vecteur là dans la direction du courant la convention veut ça alors donc si je veux calculer la force du aux champs magnétiques qui s'exerce sur le fil l1 dans lequel passe densité y est bien j'ai plus qu'à appliquer la formule qui me dit que cette force que je vais donc aussi appelé f1 et bien en fait elle est égale à l'intensité du courant x l1 vectorielle b donc ton moment on va pas se préoccuper des applications numériques donc on va pas donner de valeur mais juste on va essayer de comprendre qu'est-ce qui se passe donc on va arrêter de calculer le sens et la direction de ces forces et c'est ça finalement qui va te donner le mouvement que qui que va faire cette boucle dans le champ magnétique peut donc et bien comme d'habitude on prend sa main droite et on fait la règle de la main droite donc on met le pouce sur le premier lecteur donc c'est elle donc je tourne maman comme ça et j'ai le pouce ensuite je t'emm index dans le sens du deuxième je tends mon majeur qui du coup là se retrouvent tu vois dos à dos à moi et ensuite j'ai mes os doit donc là si tu veux j'ai le dos de ma main j'ai les ongles ici et là donc tout ça je vois qu'en fait ça veut dire que la force f1 eh bien elle et elle et elle s'en va elle rentre dans la feuille donc tu vois qu'ici et bien je peux écrire que la force f1 et bien aller comme ça elle va de la feuille vers l'arrière de la feuille elle rentre dans la feuille et donc tu va finalement si je voulais calculé pour ce morceau de fil à et bien finalement je trouverais exactement la même chose qu'ici vu que j'ai dit que pour le moment je ne me préoccupe et que du sens et de la direction donc on va oublier ces petits morceaux là on va se concentrer sur la grande boucle sachant que les morceaux ici ce morceau là et qu'il fait et qui va là aura le même comportement que celui là et que celui là aura également même proportion de celui là le qui sont parallèles donc bien maintenant je vais faire par exemple ce côté là et alors tu vois ce côté là en fait je vais le faire mais on va plutôt juste en discuter donc on va dire par exemple c'est un côté en bleu comme ça et donc je vais juste appelé elle lui est alors elle tu vois que si maintenant je réfléchis à ce qu'est un produit vectorielle on avait dit qu'un produit vectorielles et bien ça me permettait en quelque sorte de jouer avec les composantes des vecteurs qui sont perpendiculaires entre l oms a tu te souviens sauf que là tu vois quand fait et bien bon vecteur ailes bleues eh bien il est parallèle à mon recteur b alors oui ils sont pas dans le même sens mais ça ça nous est égal en fait nous nous ce qui nous importe assez les directions et le fait qu' elle soit perpendiculaire à b soient parallèles barnabé ça implique que eh bien elle vectorielle b et bien c'est le vecteur nul donc ça veut dire que ce film n'a pas de contribution dans le mouvement il n'est soumis à aucune force du fait d'être dans le champ magnétique est comme ce fils à et parallèles ex ofida et parallèle aussi et bien tu vas tous les fils que j'ai ici retracée en bleu ne contribue pas au mouvement est donc finalement on ne va pas s'en préoccuper donc bah il me reste agriculeurs le dernier fille qui lui va contribuer au mouvement comme tu le prétends j'imagine alors donc lui on va l'appeler l2 voilà donc on va appeler l2 cette distance là ce vecteur là qui va bien dans le sens du courant et je peux calculer f2 en disant que c'est l'intensité du courant multiplié par le vecteur l2 vectorielle le champ magnétique est donc en appliquant la règle de la main droite je vais trouver le sens et la direction de cette force f2 donc on y va alors qu'est ce que je fais et bien je mets mon pouce sur l2 donc cette fois ci tu vas ma main va être dans l'autre sens mon pouls sur l2 je tends mon index et là j'ai pas d'ongles puisque je regarde à l'intérieur de ma main je tends mon majeur qui me donne la direction de la force f2 l'oncle âgées longue sur le dessus comme ça et puis je plie mais deux autres doigts comme ça avec les ongs qui sont ici donc tu vois ma main elle est comme ça et donc ça veut dire ici que la force f2 et bien et les verts - donc elle l homme l eau suel sort enfin ça dépend comment tu vois où il sort de long de l'écran elle vient vers moi ou elle vient vers toi l'occurrence situé devant un écran aussi donc finalement si je dessine ici et bien je fais ce symbole là hop comme ça alors d'ailleurs tu te souviens on dessine un point sur un rond parce que c'est comme si tu regardais la flèche de une flèche en fait de face alors qu'ici c'est comme si tu regardes et une flèche de dos donc voilà là on a trouvé finalement le sens et la direction de ces deux forces du aux champs magnétiques qui s'appliquent sur cette boucle de courant et bien maintenant on va réfléchir un petit peu à qu'est ce que ça va donner comme vous alors t'imagines ce côté là va avoir tendance lui un avenir à partir loin en cassant à s'en aller de l'écran donc à faire quelque chose comme ça lui il va vouloir aller comme ça par derrière alors que lui il va vouloir aller comme ça par deux ans donc bah en fait que je suppose que tu imagine très bien ce qui va se passer si maintenant j'imagine ici qu'il ya un axe virtuel et bien en fait ma boucle elle va se mettre à tourner elle va tourner comme ça comme ça donc tu vois ça c'est devant et l'autre c'est derrière et donc je vois elle va tourner ici ça va venir 2,20 et puis l'autre va se mettre à l'aise derrière et donc voilà la boucle va se mettre à tourner donc là on est de mécontents on dit que si on avait une beaucoup de courant qui était posée comme ça dans le champ magnétique qui était comme celui lien est bien réel et se mettre à tourner alors maintenant on va essayer d'aller un petit peu plus loin dans le mouvement on va dire ok elle a commencé à tourner la boucle donc je vais faire une vue de profil par exemple pas de profil plutôt une vue intermédiaire d'abord donc je dis que ma boucle eh bien je vais la voir comme ça vu qu'elle se met à tourner et j'ai la partie qui était à droite qui est devant comme ça comme ça voilà et comme ça tu vois vu que ça allait aller devant je la vois un peu plus grande si j'ai dessiné en perspective donc je vais redessiné le sens du courant histoire qu'on s'y perdent pas donc il ne rentre bien par l'arrière comme ça comme ça comme ça comme ça et comme ça sauf que maintenant eh bien tu vois on va réitérer le même raisonnement et tu verras que ça va être beaucoup plus rapide que la première fois si je reprends ma portion verte ici bien en fait le vecteur elle il apparaît changer le vecteur b il n'a pas changé donc en fait là le sens et la direction de la force sera toujours hop comme ça pour f1 et de la même façon pour f2 ça va être aussi pareil l2 sera toujours comme ça sauf que tu vois maintenant si on se pose cinq minutes finalement qu'est ce qui s'appliquait ici qu'est ce qu'ils aient tourné l'objet est bien fait ça devrait être rappelé qu'on avait sur les couples parce que c'est exactement ça le fait d'avoir deux forces comme ça une qui rentrent qui sort eh bien c'est exactement comme avoir un sens exactement avoir un couple et donc tu vois qu'on ne pouvait d'ailleurs femmes quantifier plus ce mouvement si on veut en disant que ici par rapport à l' axe de rotation bien j'ai le bras de levier et en calculant le coût peut en disant que c'est le bras de levier fois la force et bien je peux calculer donc soit le vecteur coupe du congo on sait le faire maintenant et et caetera et donc tu vois que c'est vraiment ce qui va nous donner la vitesse angulaire et bien c'est cette notion de couple ici sauf que je reviens maintenant à mon cas un profil si je redessine axe de rotation ici comme ça et bien autant la force et farrell n'a pas changé qu'est ce qui va avoir changé et bien c'est le bras de levier parce que tu vois que le bras de levier il va avoir la même la même amplitude mais sa direction a changé et si ici et bien je dessinais enfin je calcule et le couple le couple se souvient c'est encore un produit victorienne et le produit vectorielle de mon bras de levier vecteur est ma force ici qui sont parfaitement perpendiculaire sera maximum or ici et bien c'est plus perpendiculaire vu que lui il va zy tu veux vers l'arrière et la force n elle est toujours elle rentre tout sort toujours de mon écran donc le produit victoire et elle va te donner une amplitude moins grande pour le couple et donc ça veut dire que ça va tourner moins vite et comme tu imagines tu peux faire exactement le même raisonnement ici en disant que l'angle va être légèrement différent et que du coup ben ça va vraiment tourné moins vite alors pour être bien clair le mieux tu vois c'est de faire un petit dessin vue de dessus donc voilà si je dessine là dedans juste pour dire que c'est vraiment une autre vue si je me mets au dessus par ici eh bien ma boucle de courant en fait elle va ressembler juste à ça et que mes deux côtés ici qui contribue au mouvement bien ils sont tous ratatiner vu que je les vois en perspective enfin perspective justement je les vois vraiment de dessus et donc si je redessiné bien j'ai la force f1 qui va comme ça et j'ai la force f2 qui pas comme ça et alors maintenant tu vas finalement on s'en fiche du champ magnétique on a calculé ces forces là et pour calculer le couple et bien si je dis que le centre de rotation ilena j'ai calculé le bras de levier fois un vecteur et la force peu importe qui a produit la force tu vois et du coup tu vois bien qu'ici est bien le bras de levier y va être comme ça il va être perpendiculaire à la force est fin et ça va donc donner un couple qui est maximum comme ce que je faisais tout à l'heure et si je refais un dessin analogues mais pour la situation ici est bien ici comme là bouquet les ailes et elle a bougé elle a commencé à bouger bien elle est comme ça elle est un peu tu vas en biais et les forces elles elles n'ont pas changé d'après ce qu'on a dit donc ma force f1 est toujours comme ça et ma force f2 elle est toujours comme ça sauf que qu'est-ce qui a changé comme je disais hé bien c'est bien le bras de levier tu vas que le bras de levier ici il est comme ça si je dessine par rapport un axe de rotation qui est là et ce bras de levier et bien finalement la contribution qui va servir au bras de levier ici ça va être la contribution perpendiculaire au bras de levier et finalement tu vois que ça va être globalement celle là qui est dans le kit ud inférieur au bras de levier du même et donc que la vitesse de rotation serait bien inférieur sera bien plus faible donc là je me suis un petit peu égarée mais j'espère que tu as bien compris ça et donc on continue encore rosie est d'accord il a tourné donc là c'était la position 1 là on était à la position 2 finalement et l'a1 à la position 3 il vient la position 4 t'imagines c'est la position ou carrément il a tellement donné qu'il est il est de profil tu le vois deux profils ce film donc la dessiner ça va être un peu compliqué bien finalement ça ressemble juste à ça ça ressemble à la ça vient vers toi pital autre fille derrière tu tu arrives pas distinguer le premier fils du deuxième et donc de profiter bien tu vois on peut re calcul est encore une fois la règle de la main droite si par exemple je prends je dis que c'est le côté que je vois et le côté que je vois c'est le côté que j'ai signé en orange donc c'est le côté l2 bat l2 il est toujours comme ça parce que le courant il va toujours dans le même sens et ça ça n'a pas changé et le champ magnétique lui va toujours dans le même sens donc si je refais ma règle des trois doigts j'ai bien l2 comme ça des comme ça et donc ma force qui est comme ça donc si orange qui est toujours vers moi et donc de même pour l'autre côté donc tu vois que les forces ici on avait encore pas changé mais par contre là ce qui va vraiment changer est bien le bras de vie va être parallèle à la force donc si je refais mon petit dessin du dessus hop non ma boucle elle va être comme ça je vais dessiner juste la force ii un portail plus vite ma force de elle va comme ça mais le bras de levier et bien il va comme ça et donc finalement ça ça veut si le bras de levier est parallèle à la force dans le cycle produit vectorielle de ces deux grandeurs sera nulle et du coup ça veut dire qu'ici et bien la force du aux champs magnétiques ne contribue plus mouvement on ne fait plus tourner l'objet il n'y a plus de couple ou bien si tu eu le moment de la force n'a plus d'influencé sur le mouvement no congo ça devrait s'arrêter mais à ton avis est-ce que ça va s'arrêter alors ça tu vois c'est la question que je te pose je laisse à méditer et on en reparle tout de suite dans la prochaine vidéo