Champs magnétiques tournants I - Théorème de Leblanc

00:00 Intro
00:17 Le théorème de Leblanc
01:25 Présentation du matériel
02:25 Expérience 1 : sens horaire
03:23 Expérience 2 : sens direct
04:10 Outro
Physique expérimentale ; Sciences Physiques ; Électromagnétisme ; Électrotechnique ;
Théorème de Leblanc ; Champs tournants ; monophasé ;
Collège ; Lycée ; CPGE ; Licence de Sciences Physiques ;
1 - Lorsque l'on fait circuler à travers un bobinage un courant alternatif et sinusoïdal, on produit selon l'axe de la bobine un champ magnétique que l'on dit "pulsant".
2 - Dans notre exemple, la direction du vecteur champ magnétique reste selon l'axe horizontal (Ox) mais sa norme et son sens varie respectivement avec la valeur et avec le signe de l'intensité du courant qui traverse la bobine.
3 - Le théorème de Leblanc énonce quant à lui que créer un champ magnétique pulsant est équivalent à créer deux champs magnétiques tournants en sens inverse, de même module, la valeur moitié de celle du champ pulsant.
4 - L'animation à l'écran permet de faire apparaître en tirets la règle ordinaire de construction géométrique de la somme des deux vecteurs.
5 - Ce que l'on se propose aujourd'hui, au laboratoire de Physique, c'est de montrer qu'en bloquant une de ces deux solutions, on peut réussir à mettre en mouvement de rotation une aiguille aimantée, soit dans un sens, soit dans le sens opposé.
6 - Examinons tout d'abord le matériel adéquat qu'il est nécessaire de réunir.
7 - On place l'aiguille aimantée entre deux bobines identiques et montées en série, de manière à ce que le champ magnétique créé soit le plus symétrique possible.
8 - Pour faire circuler un courant sinusoïdal dans les bobines, on utilisera ce générateur de tension orange, qui offre la possibilité de le coupler avec un circuit amplificateur.
9 - La sortie de cette étage de puissance possède des caractéristiques particulières.
Vous noterez tout d'abord que l'intensité du courant maximale est de l'ordre de 1 ampère, contre quelques centaines de milliampères tout au plus pour un GBF ordinaire.
Vous noterez également que sa résistance de sortie de 1 Ohm est très inférieure aux 50 Ohms, valeur caractéristique pour un GBF classique.
Ces 50 Ohms auraient été très supérieurs aux "à peine quelques ohms" de la résistance des bobinages.
Expérience 1 : sens horaire
10 - Vous noterez bien que la fréquence d'image choisie par le réalisateur pour tous les plans de cette vidéo est de 24 images par seconde.
11 - Pour un courant sinusoïdal de fréquence 6 Hz, il apparaît donc à l'écran 4 traces de la moitié blanche de l'aiguille qui forment approximativement une croix.
12 - Augmentons maintenant la fréquence du générateur jusqu'a une valeur très proche de 8 Hz. Et ...
8 fois 3 font 24, n'est-ce pas ?
Expérience 2 : sens direct
13 - Alors que l'aiguille, tremblante, semble hésiter, nous pouvons vérifier qu'il est possible de lui faire choisir, choisir entre guillements, l'autre champ tournant, celui qui tourne dans le sens direct.
14 - Pour finir, vérifions que vous avez bien saisi le principe d'une mesure de fréquence par effet stroboscopique.
À 8 Hz, nous observons bien 3 images de l'aiguille.
À 6 Hz, 4 images de l'aiguille.
Et enfin,
À 4 Hz, 6 images de l'aiguille, parceque 6 fois 4 font bien 24.

[@JLmcct]

Vivement la saison 2 ! :-)