Effet moteur

Causes de l'effet moteur

La base de l'effet moteur est le fait qu'un courant électrique circulant dans un fil produit un champ magnétique.

Rappelle qu'un fil conducteur de courant est entouré d'un champ magnétique cylindrique (comme expliqué dans l'article "Champs électriques des courants électriques"). Si tu places le fil conducteur de courant à l'intérieur d'un champ magnétique externe, le champ magnétique cylindrique qui accompagne le courant interagira avec le champ magnétique externe. C'est cette interaction qui produit une force sur le fil : c'est exactement comme la force entre deux barreaux aimantés qui est causée par l'interaction de leurs champs magnétiques !

Effet moteur : Direction de la force

Tu peux utiliser la règle de la main gauche de Fleming pour déterminer la direction de la force dans l'effet moteur si tu connais la direction du courant et le champ magnétique externe impliqué. La règle de la main gauche de Fleming stipule que, si tu tiens ta main gauche comme dans l'image ci-dessous, ton pouce indique la direction de la force, ton index indique la direction du champ magnétique externe et ton majeur indique la direction du courant. Nous voyons que la direction de la force$F$est toujours perpendiculaire au plan dans lequel se trouvent à la fois le champ magnétique$B$et le courant$I$se trouvent.

Formule de l'effet moteur

Non seulement nous voulons connaître la direction de la force exercée sur le fil, mais nous voulons aussi savoir quelle est l'importance de cette force. Si le fil est perpendiculaire aux lignes du champ magnétique, la formule de l'effet moteur relie le courant qui traverse le fil, la longueur du fil qui se trouve dans le champ magnétique et l'intensité du champ magnétique à la force que subit le fil.

$\mathrm{force}\mathrm{on}\mathrm{the}\mathrm{wire}=\mathrm{magnetic}\mathrm{field}\mathrm{strength}\times \mathrm{current}\mathrm{through}\mathrm{wire}\times \mathrm{length}\mathrm{of}\mathrm{wire}\mathrm{in}\mathrm{magnetic}\mathrm{field}$.

En utilisant des symboles, nous obtenons l'équation

$F=BI\mathcal{l}$,

où

• $F$est la force exercée sur le fil en$\mathrm{N}$(newtons),
• $B$est l'intensité du champ magnétique en$\mathrm{T}$(teslas),
• $I$est le courant qui traverse le fil en$\mathrm{A}$(ampères),
• $\mathcal{l}$est la longueur du fil en$\mathrm{m}$(mètres) qui se trouve dans le champ magnétique externe.

C'est une formule logique, car plus le champ magnétique est fort, ou plus le courant électrique est élevé, ou plus le fil se trouve dans le champ magnétique, plus la force exercée sur le fil est importante.

Schéma de l'effet moteur

Tu trouveras ci-dessous un schéma de l'effet moteur, où le pôle nord de l'aimant en fer à cheval est rouge et son pôle sud est vert. Le diagramme montre la direction de la force qui résulte de la direction du champ magnétique et du courant.

Diagramme de l'effet moteur pour un courant dans le fil, un champ magnétique dans le fil et une force sur le fil, Wikimedia Commons CC BY-SA 4.0.

Expériences sur l'effet moteur

Il existe d'innombrables applications de l'effet moteur dans les appareils électromécaniques de tous les jours. Tu trouveras ci-dessous quelques exemples d'expériences simples démontrant l'effet moteur.