Le moteur à courant continu

Exercice · niveau 2 · électricité (MPSI), chapitre 7 — Champ magnétique et forces de Laplace

Énoncé

Une spire parcourue par un courant, dans un champ uniforme, subit le couple $Γ = m \land B$ .

Pourquoi, sans dispositif particulier, la spire s'arrêterait-elle en position d'équilibre au lieu de tourner ?

Quel est le rôle du collecteur (inversion du courant à chaque demi-tour) ?

Où le couple est-il maximal, où est-il nul ?

Corrigé

1. Le couple amène $m$ parallèle à $B$ (équilibre stable) puis s'annule : la spire oscillerait et s'arrêterait là.

2. Le collecteur inverse le sens du courant juste après le passage par l'équilibre : le couple repart dans le même sens de rotation, entretenant le mouvement.

3. $Γ = m B sin θ$ : maximal à $θ = 9 0^{\circ}$ ( $m ⊥ B$ ), nul à $0^{\circ}$ et $18 0^{\circ}$ .

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