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Force sur un fil parcouru par un courant, moteur et induction

Un fil parcouru par un courant et placé dans un champ magnétique subit une poussée. Cette poussée est maximale quand le fil est à 90° du champ, et nulle quand il lui est parallèle. La règle de la main gauche de Fleming donne son sens. Un moteur utilise cette poussée pour faire tourner une bobine ; un générateur fait l'inverse : il produit du courant en déplaçant une bobine ou un aimant.

🎬 L'histoire pas à pas

  1. Voici une tige de cuivre posée sur deux rails métalliques, entre le pôle N (en haut) et le pôle S (en bas) d'un gros aimant. Aucun courant ne passe, donc rien ne bouge.
  2. Maintenant, le courant I traverse la tige. Le champ B pointe vers le bas, le courant va en travers, et la tige reçoit une poussée F sur le côté. Regarde-la rouler sur les rails. Appuie sur « Inverser le courant » ou « Inverser l'aimant » : la poussée change de sens.
  3. Maintenant, on tourne doucement la tige de 90° à 0°. Quand la tige s'aligne avec le champ, la flèche verte de la force rétrécit. À 0° (parallèle), la force est nulle.
  4. Un moteur électrique : une bobine est placée entre deux pôles. Un côté est poussé vers le haut, l'autre vers le bas, donc la bobine tourne. Les bagues fendues et les balais inversent le courant tous les demi-tours, et la bobine continue de tourner dans le même sens.
  5. Maintenant, on fait l'inverse : on enfonce un aimant dans une bobine. L'aiguille du galvanomètre dévie dans un sens ; on le retire, elle dévie dans l'autre sens. Si l'aimant reste immobile, l'aiguille reste à zéro. C'est l'induction électromagnétique.
  6. Jeu libre : inverse le courant, inverse l'aimant, change le courant et l'angle. Prévois le sens de la force avec ta main gauche avant de regarder.

Astuce : fais glisser la scène 3D pour la tourner. Utilise deux doigts pour zoomer.

🤔 Les doutes courants, éclaircis

Pourquoi le fil bouge-t-il ? Un aimant n'attire que le fer.

Le courant dans le fil crée son propre champ magnétique. Ce champ et celui de l'aimant se repoussent ou s'attirent, donc le fil est poussé. Regarde la tige rouler à l'étape 2.

Pourquoi n'y a-t-il aucune force quand le fil est parallèle au champ ?

La force dépend de la part du fil qui coupe le champ en travers (sin θ). Parallèle veut dire qu'il ne le coupe pas du tout. Regarde la flèche rétrécir jusqu'à zéro à l'étape 3.

Si j'inverse le courant et l'aimant, la force s'inverse-t-elle ?

Non. Chaque inversion renverse la force une fois ; deux inversions s'annulent. Essaie les deux boutons en jeu libre.

Pourquoi la bobine du moteur ne s'arrête-t-elle pas après un demi-tour ?

L'anneau fendu change de contact avec les balais tous les demi-tours et inverse le courant dans la bobine, donc la poussée continue de la faire tourner dans le même sens. Voir l'étape 4.

Pourquoi le galvanomètre indique-t-il zéro quand l'aimant est dans la bobine mais ne bouge pas ?

Un courant n'est induit que pendant que le champ magnétique à travers la bobine change. Un aimant immobile donne un champ constant, donc pas de courant. Voir l'étape 5.

Quelle main dois-je utiliser, la gauche ou la droite ?

Si on te donne le courant et que tu cherches la force (moteur), utilise la main gauche. Si on te donne le mouvement et que tu cherches le courant (générateur), utilise la main droite.

Force sur un fil parcouru par un courant dans un champ magnétique

Une charge en mouvement dans un champ magnétique subit une force. Un courant, c'est simplement beaucoup de charges en mouvement : un fil parcouru par un courant dans un champ magnétique est donc poussé. Cette poussée s'appelle la force magnétique sur un conducteur.

De quoi dépend la taille de la force ?

En bref, F ∝ I · B · L · sin θ. (En classe de Class 10, il faut comprendre les idées ; la formule F = BIL sin θ sert dans les classes supérieures.)

Dans quel sens va la poussée ? La règle de la main gauche de Fleming

Tends le pouce, l'index et le majeur de ta main gauche de façon qu'ils soient à angle droit les uns avec les autres. Pointe l'index dans le sens du champ (de N vers S) et le majeur dans le sens du courant. Le pouce montre alors le sens de la force (du mouvement) sur le conducteur. Si tu inverses le courant ou le champ, la force s'inverse ; si tu inverses les deux, elle ne change pas.

Moteur électrique (évalué seulement en contrôle continu en 2026-27)

Remarque : pour le CBSE 2026-27, le moteur, l'induction électromagnétique et le générateur sont évalués seulement en contrôle continu (devoirs en classe, activités), pas à l'examen final. Apprends-les quand même : ils expliquent tous les ventilateurs et toutes les centrales.

Un moteur électrique transforme l'énergie électrique en énergie mécanique. Ses éléments :

Comment ça marche

Le courant circule dans un sens dans un long côté de la bobine et dans le sens opposé dans l'autre côté. D'après la règle de la main gauche, un côté est poussé vers le haut et l'autre vers le bas : la bobine tourne. Après un demi-tour, les moitiés de l'anneau fendu changent de balai, le courant s'inverse dans la bobine, et les forces poussent de nouveau la bobine dans le même sens de rotation. Elle continue donc de tourner dans une seule direction. Les moteurs du commerce utilisent des électroaimants, beaucoup de tours de fil et un noyau de fer doux pour être plus puissants.

Induction électromagnétique et générateur

Michael Faraday a découvert l'effet inverse : un champ magnétique qui change à travers une bobine y crée un courant. C'est l'induction électromagnétique, et ce courant s'appelle le courant induit.

La règle de la main droite de Fleming

Pour un conducteur qui se déplace dans un champ, tends le pouce, l'index et le majeur de la main droite à angle droit. Index = champ, pouce = mouvement du conducteur, majeur = sens du courant induit.

Le générateur électrique

Un générateur transforme l'énergie mécanique en énergie électrique. On fait tourner une bobine entre les pôles d'un aimant ; chaque côté coupe le champ et un courant est induit. Avec des bagues collectrices, le courant s'inverse tous les demi-tours : on obtient du courant alternatif (générateur AC). Avec un collecteur à bagues fendues, la sortie va toujours dans le même sens : on obtient du courant continu (générateur DC).

Courant alternatif (AC) et courant continu (DC)

Le courant continu (DC) circule toujours dans le même sens. Les piles, les batteries et les panneaux solaires donnent du courant continu.

Le courant alternatif (AC) change de sens encore et encore, à intervalles réguliers. En Inde, le courant de la maison est alternatif, d'environ 220 V et 50 Hz : il change de sens 100 fois par seconde (deux fois par cycle).

ACDC
Le sens s'inverse régulièrementUn seul sens
Vient des générateurs AC des centralesVient des piles, des batteries, des générateurs DC
Peut être transporté sur de longues distances avec peu de perte d'énergie (la tension est changée par des transformateurs)Difficile à augmenter ou à baisser facilement ; utilisé en électronique

Formules et définitions clés

Exemples résolus

1. Un fil va de l'est vers l'ouest (courant vers l'ouest) dans un champ magnétique vertical dirigé vers le bas. Dans quel sens est la force ?

Index vers le bas (champ), majeur vers l'ouest (courant). Le pouce de la main gauche pointe alors vers le sud. La force est donc dirigée vers le sud.

2. Un fil parcouru par un courant est placé parallèlement aux lignes de champ magnétique. Quelle force agit sur lui ?

L'angle entre le fil et le champ est 0°, donc sin θ = 0 et la force est nulle. Le fil n'est pas poussé du tout.

3. Dans l'expérience de la tige sur des rails, la tige se déplace vers la gauche. Que se passe-t-il si (a) on inverse le courant, (b) on inverse le courant et le champ ?

(a) Inverser l'un des deux inverse la force : la tige va vers la droite. (b) Inverser les deux fait deux inversions qui s'annulent : la tige va toujours vers la gauche.

4. Le courant alternatif en Inde est à 50 Hz. Combien de fois le courant change-t-il de sens en une seconde ?

Chaque cycle compte deux inversions. 50 cycles × 2 = 100 inversions par seconde.

5. Pourquoi un moteur a-t-il besoin d'un collecteur à bagues fendues ?

Sans lui, après un demi-tour, les forces sur les côtés de la bobine la repousseraient en arrière, et elle ne ferait que se balancer. L'anneau fendu inverse le courant dans la bobine à chaque demi-tour, donc le couple agit toujours dans le même sens et la bobine continue de tourner.

Erreurs fréquentes

Quiz d'entraînement

1. Dans la règle de la main gauche de Fleming, le pouce montre :
2. Un fil parcouru par un courant subit la plus grande force quand il fait quel angle avec le champ ?
3. Quel élément inverse le courant dans la bobine d'un moteur DC ?
4. La fréquence du courant alternatif du secteur en Inde est :
5. Un générateur électrique transforme :

Entraînement : réponds toi-même

Écris ou choisis ta réponse, puis appuie sur Vérifier. Prends un indice si tu bloques ; la solution complète s'affiche après ta réponse.

Questions fréquentes

Qu'est-ce que la règle de la main gauche de Fleming, en mots simples ?

Tends le pouce, l'index et le majeur de ta main gauche à angle droit. Index dans le sens du champ, majeur dans le sens du courant : le pouce montre alors le sens dans lequel le fil est poussé.

Le moteur, l'induction et le générateur sont-ils à l'examen de fin d'année du CBSE Class 10 en 2026-27 ?

Non. En 2026-27, ils sont évalués seulement en contrôle continu (à l'école). La force sur un conducteur, la règle de la main gauche de Fleming et AC contre DC restent au programme du chapitre.

Quelle est la différence entre la règle de la main gauche et celle de la main droite de Fleming ?

La règle de la main gauche donne le sens de la FORCE sur un fil parcouru par un courant (moteurs). La règle de la main droite donne le sens du COURANT INDUIT dans un fil qui se déplace dans un champ (générateurs).

Où c'est enseigné

Canada (Ontario)Grade 11F. Electricity and Magnetism
Canada (Ontario)Grade 12C. Understanding Physical Development
Canada (Ontario)Grade 12C. Biomechanics and Motor Development
Canada (Ontario)Grade 12D. Electricity and Magnetism
ItalySecondaria di secondo grado – classe 5ª (esame di Stato)Electromagnetism
ItalySecondaria di secondo grado – classe 5ª (esame di Stato)Electromagnetism and modern physics
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIMagnetism
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIMagnetism
RomaniaClasa a X-aProducing and using alternating current
RomaniaClasa a XI-aElectromagnetic oscillations and waves
RomaniaClasa a XI-aElectromagnetic oscillations and waves
Spain2º BachilleratoElectromagnetic field
Spain2º BachilleratoElectrical and electronic systems
Ukraine9 класElectromagnetic phenomena; electromagnetic oscillations and waves
Ukraine11 класEnergy and power engineering
Ukraine11 класElectrodynamics
Ukraine11 класElectromagnetic oscillations and waves
Ukraine11 класElectrodynamics
Ukraine11 класElectromagnetic oscillations and waves
CBSE (India)Class 10Effects of Current
England (GCSE, A level)Year 114.7 Magnetism and electromagnetism
England (GCSE, A level)Year 133.7 Fields and their consequences
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Magnetism and Electromagnetism
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Electromagnetic Induction
Japan高校(専門学科)1〜3年Electric Circuits
Japan高校3年Electricity and magnetism
South Korea중학교 2학년Electricity and magnetism
South Korea중학교 3학년Energy conversion and conservation
South Korea고등학교 1학년Environment and energy
South Korea고등학교 2학년Electromagnetic interaction
South Korea고등학교 2학년Electricity and magnetism
South Korea고등학교 3학년Matter and electromagnetic fields
South Korea고등학교 3학년Electromagnetic fields
Germany (Bavaria)Jahrgangsstufe 12Electromagnetic induction and oscillations
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
Russia8 классElectric and magnetic phenomena
Russia11 классElectromagnetic induction
Russia11 классElectromagnetic oscillations
Russia11 классMagnetic field and electromagnetic induction
Russia11 классOscillations and waves
China九年级(初三)Ch.20 Electricity and magnetism
China高一Compulsory 3 Ch.13 Electromagnetic induction and waves (intro)
China高二Selective 2 Ch.2 Electromagnetic induction
China高二Selective 2 Ch.3 Alternating current

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