Transcription de la vidéo
La figure représente un morceau de fil positionné à 90 degrés avec un champ magnétique de 0,1 tesla. Un courant de deux ampères circule dans le fil. Quelle est la direction de la force exercée sur le fil à cause du champ magnétique ?
Sur la figure, nous pouvons voir le morceau de fil avec la direction du courant vers le haut de l’écran. Ce fil parcouru par un courant est placé dans un champ magnétique B dirigé vers la droite. Dans la question, on nous demande d’identifier la direction de la force exercée sur le fil à cause du champ magnétique. Nous savons que le courant circulant dans ce fil est dû au mouvement de particules microscopiques qui possèdent une charge électrique. Lorsque ces particules chargées se déplacent à travers le champ magnétique B, elles subissent individuellement une force magnétique.
La direction de cette force est donnée par ce qu’on appelle la règle de la main droite. Disons que nous avons un objet dont la charge est 𝑞 et imaginons aussi que cet objet se déplace vers la droite avec une vitesse 𝑣. Si cette charge en mouvement passe à travers un champ magnétique uniforme, appelons-le B, alors nous pouvons utiliser notre main droite pour déterminer la direction de la force magnétique exercée sur la charge 𝑞. Pour cela, il faut diriger les doigts de la main droite dans la direction de 𝑞 fois 𝑣. En supposant que la charge 𝑞 soit positive, alors 𝑞 fois 𝑣 est dirigé vers la droite. Ensuite, il faut courber les doigts de la main droite dans la direction du champ magnétique B. Nous voyons qu’ici cette direction est dans l’écran. Après avoir fait cela, le pouce de la main droite va maintenant indiquer la direction de la force magnétique exercée sur la charge 𝑞.
La règle de la main droite telle que nous l’avons décrite ici s’applique à des charges individuelles, mais nous pouvons aussi appliquer cette règle à un fil parcouru par un courant, car le courant est composé de charges individuelles. Si nous déterminons la direction de la force magnétique exercée sur l’une de ces charges, cette direction sera la même pour toutes les autres charges ayant le même signe. On voit sur le schéma que le courant circule dans le fil de bas en haut de l’écran. Classiquement, le courant est défini comme le flux de charges positives. Par conséquent, pour le fil, 𝑞 fois 𝑣 est dirigé vers le haut de l’écran.
Nous voyons également que le champ magnétique B est dirigé vers la droite. Ce qu’il faut faire, c’est donc positionner notre main droite de sorte que les doigts soient orientés vers le haut dans la direction de 𝑞 fois 𝑣 et aussi qu’ils puissent se replier dans cette direction, dans la direction du champ magnétique B. Pour pouvoir réaliser cela avec la main droite, il faut faire un peu de contorsion. Mais lorsqu’on y arrive, la main est orientée de sorte que le pouce indique la direction allant dans l’écran. Nous savons donc qu’il s’agit de la direction de la force magnétique exercée sur les charges positives du courant. Et cela nous donne la réponse à la question. La force exercée sur le fil à cause du champ magnétique est dirigée dans l’écran.
