Couple sur un cadre rectangulaire parcouru par un courant
Cette simulation 3D isole les forces qui agissent sur chaque côté d'une bobine rectangulaire parcourue par un courant et placée dans un champ magnétique uniforme, et montre comment elles se combinent en un effet de rotation. Faire tourner la bobine en observant les flèches de force explique d'où vient le cosinus dans la formule du couple.
Comment utiliser cette simulation
- Faites tourner la bobine dans n'importe quelle orientation au sein du champ
- Changez le courant, l'intensité du champ et le nombre de spires
- Affichez ou masquez les vecteurs force
Ce qu’il faut observer
- Le couple est maximal quand le plan de la bobine est parallèle au champ
- Le couple tombe à zéro quand le plan de la bobine est perpendiculaire au champ, alors que les forces sont toujours là
- Les forces sur les côtés parallèles au champ se compensent et ne contribuent jamais
La physique derrière
Les deux côtés perpendiculaires au champ portent le courant en sens opposés et subissent des forces F = BIL de sens opposés, formant un couple. Le moment vaut τ = BIAN·cos θ, où θ est l'angle entre le plan de la bobine et le champ. Les deux autres côtés produisent des forces qui agissent sur la même droite et se compensent purement et simplement, sans contribuer au couple.