EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 1/6 1. EXPERECE 1 ère expérience : Constatation : Le gros aimant repousse le petit aimant, il créer donc une force qui permet se déplacement. 2 ème expérience : Constatation : Lorsque l interrupteur est ouvert l aimant n a aucune action sur la bobine car elle n est pas composée d une matière ferromagnétique. Lorsque l interrupteur est fermé la bobine est attirée ou repoussée par l aimant en fonction du pôle de l aimant et du sens du courant dans la bobine. 2. ORCE DE LAPLACE Un conducteur parcouru par un courant électrique et placé dans un champ magnétique est soumis à une force électromagnétique dite orce de Laplace dont la valeur est : = L sin Avec : la force en ewton () : le champ magnétique en Tesla (T) : l intensité du courant du conducteur en Ampère (A) L : la longueur du conducteur soumis au champ magnétique en mètre (m) : l angle entre le champ magnétique et le conducteur parcouru par le courant en degré ( ) ou en radian (rad).
EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 2/6 Remarque : en général le champ magnétique et le conducteur soumis au courant se retrouvent perpendiculaires, donc = 90 et sin = 1, ce qui donne une force de Laplace qui se calcule par la formule : = L. La formule et les expériences nous montrent que le sens de la force donc le déplacement dépend de deux grandeurs : le champ magnétique et l intensité du courant. l existe donc une technique pour orienter ces trois éléments : la règle d orientation de la force ou règle des trois doigts de la main droite. Le pouce donne le sens de la force de Laplace. Pouce Poussée (orce). L index donne le sens de l intensité du courant. ndex ntensité. Le majeur donne le sens du champ magnétique. Majeur Magnétisme. Constatation : le cylindre va se déplacer de droite à gauche. Constatation : le cylindre va se déplacer de gauche à droite.
EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 3/6 Constatation : le cylindre va se déplacer de gauche à droite. Remarques : Un vecteur qui est vu de dessus par un observateur peut être représenté de deux manières différentes en fonction du sens de la flèche. lèche vue de derrière lèche vue de côté lèche vue de devant Exemple : i le cylindre conducteur qui subit la force est monté sur un axe, il ne pourra pas se translater (se déplacer sur un plan), il se mettra donc à tourner. on sens de rotation se déduira du sens dans lequel il aurait du aller (pour les exemples ci-dessus, le 1 ier cylindre va tourner dans le sens inverse des aiguilles d une montre et pour les 2 autres dans le sens des aiguilles d une montre).
EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 4/6 3. EXERCCE ormules : = ( ) l avec = 0 ou = 0 R = L sin Exercice 1 : dessinez l élément manquant en respectant la règle des trois doigts de la main droite. Exercice 2 : un solénoïde fournit un champ magnétique de 15 T à un autre solénoïde traversé par un courant de 5 A. Calculer la force de Laplace résultante si = 90 et si la longueur de la spire soumis au champ magnétique est de 5 cm. = 15 T = 5 A L = 5 cm = 0,05 m = L sin = 15 5 0,05 1 = 3,75 Exercice 3 : La force nécessaire pour fermer un contacteur est de 20 m et le courant traversant le solénoïde est de 0,5 A. Calculer le champ magnétique nécessaire si = 90 et si la longueur de la spire soumis au champ magnétique est de 14 mm. = 20 m = 0,02 = 0,5 A L = 14 mm = 14.10-3 m = ( L sin ) = 0,02 (0,5 14.10-3 1) = 2,86 T.
EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 5/6 Exercice 4 : une bobine a les caractéristiques suivantes : l = 18 cm ; = 500 spires ; noyau ferromagnétique de R = 1426. Calculer son champ magnétique si on lui fait passer un courant 1 = 2,4 A. On place ensuite une deuxième bobine soumise au champ de la première. Calculer la force de Laplace résultante si cette deuxième bobine est traversée par un courant de 2 = 26 A, si la longueur des spires traversées par le champ est de 6 cm et si l angle entre le champ et 2 est de 80. l = 18 cm = 0,18 m = 500 spires R = 1426 0 = 4..10-7 1 = 2,4 A = ( 0 R ) l = (4..10-7 1426 500 2,4) 0,18 = 11,9 T = 11,9 T 2 = 26 A L = 6 cm = 0,06 m = 80 d où sin = 0,985 = L sin = 11,9 26 0,06 0,985 = 18,3 Exercice 5 : Un solénoïde en forme de U fournit un champ de 19 T perpendiculaire a une barre d aluminium de 10 cm de long. Calculer le courant auquel on doit soumettre cette barre pour avoir une force de Laplace de 12. = 12 L = 10 cm = 0,1 m = 19 T = ( L sin ) = 12 (19 0,1 1) = 6,32 A. Exercice 6 : Un solénoïde en forme de U fournit un champ de 13 T perpendiculaire a une barre d aluminium dans laquelle circule un courant de 3,56 A. Calculer la longueur de cette barre si force de Laplace résultante est de 8,84. = 8,84 = 3,56 A = 13 T L = ( sin ) = 8,84 (13 3,56 1) = 0,191 m = 19,1 cm.
C1 C2 C3 EP ET Leçon 20 La force électromagnétique Page 6/6 Exercice 7 : Calculer l angle qu il y aura entre un aimant en U fournissant un champ magnétique de 3,5 T et une barre de cuivre, si la longueur de cette barre est de 21 mm, si elle est traversée par un courant de 680 ma et si la force de Laplace est de 43 m. = 43 m = 43.10-3 = 680 ma = 0,68 A L = 21 mm = 21.10-3 m = 3,5 T sin = ( L) = 43.10-3 (3,5 0,68 21.10-3 ) = 0,86 = 59,4