Le moteur électrique

s Le moteur électrique est une des plus belles inventions du 19ème siècle. Il met en application la force qu'exerce un champ magnétique sur un courant électrique. Il est tellement répandu autour de nous, qu'il est important de bien comprendre son fonctionnement. Dans cette expérience, nous allons utiliser un moteur électrique très simplifié afin de faciliter la compréhension.

s Tant mieux, si c'est un moteur qui est simplifié. J'aime la simplicité, surtout dans les sciences.

Le rotor et le stator

s Regarde un peu le moteur électrique de l'animation, il est composé de deux parties:

  • Le rotor est la partie qui tourne. Il est constitué par une boucle électrique
  • Le stator est la partie qui ne tourne pas. Il est constitué d'un aimant qui génère un champ magnétique

s La boucle électrique tourne et l'aimant ne tourne pas ?! On n'aurait pas pu faire l'inverse ?

s Si, effectivement, on peut faire l'inverse, mais ce n'est pas pratique. L'aimant étant plus lourd que la boucle électrique, il vaut mieux ne pas le faire tourner.

Le moteur électrique à courant continu

s Je peux manipuler le bouton de commande pour mettre le moteur en marche ?

s Mais oui, tu peux. Si tu tournes le bouton de commande vers la gauche ou vers la droite, le sens du courant sera différent et le moteur tournera dans un sens différent. Aux deux premiers crans du bouton, le courant électrique n'est pas assez fort pour que le rotor puisse se mettre en mouvement. Sur les crans suivants, le moteur tournera de plus en plus vite.

s Le collecteur rotatif et les deux balaisCe qui est très ingénieux dans ce moteur, c'est que le rotor peut tourner tout en gardant une connexion électrique extérieure. Sur l'image de l'illustration, on peut voir les deux balais qui sont côté Stator et le collecteur rotatif qui est côté Rotor. Un des balais est connecté au courant positif et l'autre balai est connecté au courant négatif. Le collecteur rotatif tourne en frottant contre les balais. Ainsi on a toujours une branche de la boucle reliée au positif et l'autre branche de la boucle est reliée au négatif, car à chaque demi-tour, le collecteur rotatif change le sens de la connexion.

s Et pourquoi donc ce système est-il ingénieux ?

s L'avantage de ce système c'est de pouvoir faire tourner le moteur avec un courant électrique continu. Sinon, le moteur ne pourrait tourner qu'un demi-tour, puis s'arrêterait.

La règle de la main et le moteur électrique

s J'ai encore une question qui me trotte dans la tête. Comment est déterminé le sens du moteur ? Si je change l'orientation de la manette de commande, je vais également changer le sens de la rotation du moteur. Si je clique sur les boutons ←B et B→, je change le sens de l'aimant et je change également le sens de la rotation du moteur. Mais comment faire le lien avec le fait que le moteur tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, ou bien l'inverse ?

s Et bien, là encore, il faudra utiliser la règle de la main appliquée au magnétisme.

s Encore ?! Décidément c'est une règle bien utile !

s Sur l'écran de l'animation tu pourras observer le sens du courant marqué par une flèche montante d'un côté et une flèche descendante de l'autre côté de la boucle électrique du rotor. Le courant étant positif, il faudra utiliser la main droite. Pour ne pas te faire une entorse à l'épaule, je te conseille de régler le sens du champ magnétique vers la gauche.

s Une entorse à l'épaule...?

s Si tu ouvres ta main droite devant toi, cela sera plus facile d'aligner tes doigts dans le sens du champ magnétique, s'il est dirigé vers la gauche. Imagine maintenant que tu approches ta main vers le côté gauche ou le côté droit du rotor. Si ton pouce est écarté et dans le sens du courant, tu auras au choix:

  • Si la paume de ta main est orientée vers toi, tu fais tourner en tirant
  • Si le dos de ta main est orienté vers toi, tu fais tourner en poussant

s Effectivement, on peut ainsi comprendre dans quel sens tourne le moteur.