Comment fonctionne un moteur électrique ? Rappel d’un bilan d’énergie dans un moteur électrique We Wm MOTEUR ELECTRIQUE Q environnement Complétez le schéma Exemple d’un circuit électrique intégrant un moteur électrique R M 1. Le champ manquant 1.1 Qu’est ce qui fait qu’une boussole indique le « NORD » ? L’aiguille aimantée de la boussole détecte le champ magnétique terrestre. Ce dernier protège les êtres vivants terrestres des vents solaires nocifs. 1.2 Une autre source de champ magnétique: l’aimant --> Expérience sur rétroprojecteur et aimants entre eux: Faites un schéma complet de l’expérience. • Que matérialisent les aiguilles aimantées ? • Sur quoi elles nous renseignent ? • Par analogie avec la Terre et la boussole, quels sont les pôles de l’aimant et des aiguilles ? • Que montre la limaille de fer ? • Sur quoi elle nous renseigne ? • Comme pour le champ magnétique du à la terre, une aiguille aimantée subit et permet de détecter le champ magnétique créé par un aimant N N S S N S • Comme la terre et l’aiguille aimantée, l’aimant possède des pôles Nord et Sud qui s’attirent ou se repoussent. 1.3 C’est quoi un champ magnétique ? • En un point de l’espace, l’aiguille aimantée s’oriente suivant une direction et suivant un sens. • Un champ créé par la terre n’a pas la même valeur qu’un champ créé par un aimant. • Quel est l’outil mathématique qui caractérise parfaitement un champ magnétique ? Le champ magnétique qui règne en un point de l’espace peut être caractérisé par un vecteur B dit « vecteur champ magnétique » tel que: – Sa direction est celle prise par une aiguille aimantée dont le centre est placé en ce point. – Son sens va du pôle Sud de l’aiguille vers son pôle Nord. – Sa valeur se mesure en TESLA (T) avec un teslamètre. Mesure de l’intensité du champ: SONDE A EFFET HALL 1.4 Visualiser les vecteurs « champ magnétique » dans l’espace. • On appelle ligne de champ d’un champ magnétique une courbe en chaque point de laquelle le vecteur champ magnétique B est dirigé selon la tangente à cette courbe. • Les lignes de champ se referment toujours sur elles-mêmes. • Ex: Une ligne de champ créée par un aimant droit est orientée du pôle Nord vers le pôle Sud de l’aimant. Quid de la Terre ? --> Au tableau 1.5 Superposer des « champs magnétiques » dans l’espace. ? S N N N S N En un point de l’espace où règnent plusieurs champs magnétiques, le champ magnétique résultant est égal à la somme vectorielle des différents champs B B1 B2 B3 B4 ...... 2. D’autres sources de champs magnétiques 2.1 En 1820: Hans Oersted fait une surprenante découverte: Un conducteur parcouru par un courant électrique crée un champ magnétique dans son voisinage. 2.2 Champ créé par un courant rectiligne • Comment décririez vous les lignes de champ créées par un fil rectiligne parcouru par un courant ? I • Trouvez une méthode pour définir le sens du champ magnétique en fonction du sens du courant avec un tire bouchon ! I I I Les lignes de champ magnétique créées par un courant rectiligne sont des cercles ayant pour axe le fil transportant le courant. Le sens du vecteur B est donné par la règle du tire bouchon. 2.3 Champ créé par un solénoïde • Inventoriez tout ce que nous enseigne ce schéma. Les lignes de champ magnétique à l’extérieur d’un solénoïde parcouru par un courant sortent par sa face NORD et entrent par sa face SUD. A l’intérieur d’un solénoïde parcouru par un courant : • Le champ B est uniforme, parallèle à l’axe du solénoïde. • Son sens dépend du sens du courant et est donné par la règle du tire bouchon. • Son intensité est donnée par l’expression B = m0.n.I I l’intensité du courant (A) m0 = 4P.10-7 (T.m.A-1) (perméabilité du vide) n nombre de spires par unité de longueur (m-1) B valeur du champ magnétique (T) 2.4 Général: Champ créé par un courant Dans l’air, la valeur B du champ magnétique créé par un courant est toujours proportionnelle à son intensité, quelle que soit la forme du circuit: B = k.I La constante k dépend de la géométrie du circuit électrique et de la position du point de mesure. 2.5 Champ créé par un courant en présence de matériau ferromagnétique • Si on place un barreau de fer à l’intérieur d’un solénoïde alors la valeur du champ B est beaucoup plus grande et n’est plus proportionnelle à l’intensité I du courant. • Les électroaimants permettent de créer des champs magnétiques intenses de 1 à 5 teslas.