Corrigé - Carrefour FGA

SCT-4061
2. La production d'énergie
(corrigé)
François Poitevin
Centre régional intégré de formation
Commission scolaire Val-des-Cerfs
Avril 2014

2
2.1 Le magnétisme : une question d'attraction
Mise en situation
C'est le temps des barbecues et des méchouis ! Quoi de mieux qu'une viande bien
tendre cuit sur la broche ? Pour avoir une viande cuite à la perfection, il faut pourtant
qu'elle tourne constamment au dessus de la flamme, mais vous avez bien d'autres
choses à faire que de tourner une broche sur le feu... Ce serait tellement plus facile si
elle tournait tout seul ! Pourrait-on concevoir un moteur qui le fasse à votre place ?
2.1.1 Qu'est-ce qu'un moteur ?
Pour produire un moteur électrique qui fonctionne
adéquatement, prenons le temps de comprendre comment
fonctionne un moteur électrique. Au laboratoire, vous trouverez
un petit moteur électrique que vous pourrez démonter. Prenons
le temps d'analyser ses composantes.
Analyse du moteur (première partie)
But : Identifier les composantes essentielles dans la composition d'un moteur électrique.
Matériel
 1 moteur électrique identifié avec une étiquette démontable
 Un trombone
 Un petit aimant droit
Manipulation
1. À l'aide du trombone, retirer la partie blanche du moteur électrique.
2. Dans le rectangle identifié « Figure 1, les électrodes », dessiner un schéma de
l'intérieur du couvercle blanc du moteur électrique.

3
3. Dans le rectangle identifié « Figure 2, le moteur », dessiner un schéma de
l'intérieur du moteur vu de haut. La tige au centre du moteur s'appelle l'arbre.
Identifier l'arbre sur la figure 2.
4. Faire tourner l'arbre et bien observer ce qui se passe à l'intérieur (disposition des
composantes).
5. Pousser sur l'arbre pour faire sortir la partie rotative (rotor) du moteur. Nous
appellerons la partie fixe à l'intérieur du boitier le stator.
6. Identifier le rotor et le stator sur la figure 2.
7. Insérer le trombone dans le stator. Noter vos observations dans le tableau 1.
8. Approcher le trombone du rotor. Noter vos observations dans le tableau 1.
9. Approcher un aimant droit du rotor. Noter vos observations dans le tableau 1.
Figure 1 : Les électrodes
Figure 2 : Le moteur
Tableau 1 : Magnétisme du rotor et du stator
Rotor
Stator
Trombone
Rien
Attraction
Aimant
Attraction
Attraction
Arbre
Rotor
Stator

4
Analyse
On dit qu'une substance est magnétique lorsqu'elle possède les propriétés d'un aimant et
qu'elle est ferromagnétique lorsqu'elle ne les possède qu'en présence d'un aimant.
Classez les substances suivantes selon qu'elle soit magnétique, ferromagnétique ou non-
magnétique.
Magnétique
Ferromagnétique
Non-magnétique
Arbre
X
Boitier
X
Intérieur du stator
X
Couvercle de
plastique
X
Pièce ronde du rotor
X
Conclusion
Expliquez en quelques mots le fonctionnement d'un moteur électrique selon les
connaissances acquises au cours de ce laboratoire.
Le moteur électrique est composé d'un stator (aimant fixe) et d'un rotor (substance
ferromagnétique) qui tourne entre les aimants du stator et entraîne avec lui l'arbre (tige
qui tourne au centre du moteur).

5
2.1.2 L'aimant, ce drôle d'objet
Qu'est-ce qu'un aimant peut bien faire dans un moteur électrique ?
Pour répondre à cette question, il est important de comprendre ce
qu'est un aimant et comment il agit sur son environnement. Au
laboratoire, vous trouverez un ensemble sur le magnétisme. Prenons le temps d'étudier
l'effet d'un aimant.
But : Étudier le champ magnétique d'un aimant droit et les principes d'attraction et de
répulsion liés au magnétisme.
Matériel
- 2 aimants droits
- 1 feuille de papier blanche
- De la limaille de fer
- 4 boussoles
- 1 clou
Manipulation
1. Poser un aimant droit sur une table.
2. Recouvrir l'aimant de la feuille blanche.
3. Saupoudrer la limaille de fer sur la feuille. Ne pas saupoudrer la limaille
directement sur l'aimant.
4. Dessiner l'orientation de la limaille de fer dans le rectangle identifié « Figure 3 :
Le champ magnétique d'un aimant droit ».
5. Placer les boussoles aux endroits indiqués et dessiner l'orientation des aiguilles
dans le rectangle identifié « Figure 4 : La boussole dans un champ magnétique ».
6. Soulever la feuille, poser un clou sur le bout de l'aimant.
7. Reposer la feuille sur l'aimant et le clou et saupoudrer la limaille de fer sur la
feuille.
8. Dessiner l'orientation de la limaille de fer dans le rectangle identifié « Figure 5 :
Champ magnétique d'une substance ferromagnétique ».
9. Soulever la feuille, poser les deux aimants de façon à ce que les deux parties
rouges soient rapprochées. (Au besoin, empêcher les de tourner à l'aide de deux
mètres.)
10. Reposer la feuille sur l'aimant et le clou et saupoudrer la limaille de fer sur la
feuille.