Réussite Haïti – Physique NS4
Fiche 15 – Roue de Barlow
Action combinée d’un champ magnétique et d’un courant – rotation de la roue.
Objectif : comprendre le fonctionnement de la roue de Barlow, interpréter la force de Laplace responsable du mouvement et savoir analyser les paramètres influençant la vitesse de rotation.
1. Qu’est-ce que la roue de Barlow ?
La roue de Barlow est un dispositif électromécanique constitué :
- d’une roue conductrice montée sur un axe,
- d’un courant électrique traversant la roue,
- d’un champ magnétique uniforme perpendiculaire au plan de la roue.
La combinaison courant + champ magnétique engendre une force qui fait tourner la roue.
2. Origine du mouvement : force de Laplace
Chaque rayon parcouru par un courant I dans un champ B subit une force de Laplace :
F = B · I · L · sinα
Dans la roue :
- L = longueur du rayon traversé par le courant,
- α = 90° → sinα = 1 (la force est maximale),
- la force est dirigée tangentiellement → provoque la rotation.
La force de Laplace agit comme un couple moteur.
3. Sens de rotation
Le sens de la rotation dépend :
- du sens du courant I dans la roue,
- de l’orientation du champ magnétique B.
Pour déterminer le sens :
- index → direction du champ B,
- majeur → sens du courant I,
- pouce → sens de la force → sens de rotation.
4. Paramètres qui influencent la vitesse de rotation
- Intensité I : plus le courant est grand, plus la force est grande → rotation rapide.
- Champ magnétique B : champ plus intense → couple plus fort.
- Rayon L : rayon plus long → bras de levier plus important.
- Frottements : limitent la vitesse maximale.
5. Analyse énergétique
L’énergie électrique fournie par le générateur est convertie en :
- énergie mécanique de rotation,
- pertes thermiques (échauffement du conducteur),
- pertes dues aux frottements.
6. Applications et intérêt pédagogique
- démonstration directe de la force de Laplace,
- illustration du fonctionnement des moteurs électriques,
- expérience fondamentale en électromagnétisme,
- visualisation concrète de l’action champ–courant.
7. À retenir absolument
- La roue de Barlow illustre la force de Laplace sous forme de mouvement.
- F = BIL (α = 90°) → force maximale tangentielle.
- Le sens de rotation dépend du sens du courant et du champ.
- Plus B, I ou L sont grands → mouvement plus rapide.
- Base conceptuelle des moteurs électriques et dispositifs électromécaniques.