[youtube=\u00a0\u00bbhttp:\/\/www.youtube.com\/watch?v=SMsIPxFWGRo\u00a0\u00bb]<\/p>\n
(les plus observateurs auront remarqu\u00e9 que j’ai m\u00eame essay\u00e9 de faire la synth\u00e8se additive des couleurs en m\u00eame temps !)<\/p>\n
Attention car apr\u00e8s quelques secondes le fil de cuivre s\u2019\u00e9chauffe beaucoup par effet Joule. C\u2019est normal car dans ce montage on fait un court-circuit de la pile ! D\u2019ailleurs toute cette \u00e9nergie perdue inutilement en chaleur traduit le rendement assez mauvais<\/strong> de ce type de moteur.<\/p>\n Pour que cela fonctionne chez vous, il vous faudra peut \u00eatre jouer un peu avec le type de vis, et le poids de l\u2019ensemble pour minimiser le frottement entre la pointe de la vis et la pile. Mais pour que la manip marche bien, la principe subtilit\u00e9 mat\u00e9rielle c\u2019est de trouver un aimant suffisamment puissant<\/strong>. Pour ma part j\u2019ai utilis\u00e9 un aimant dit \u00ab\u00a0n\u00e9odyme\u00a0\u00bb.<\/p>\n Il s\u2019av\u00e8re que cet alliage permet de cr\u00e9er un compos\u00e9 bien particulier, de formule chimique Nd2Fe14B<\/strong>, et poss\u00e9dant une structure cristalline tr\u00e8s anisotrope qui favorise l\u2019apparition d\u2019une aimantation spontan\u00e9e tr\u00e8s directionnelle (voir ci-contre la structure plut\u00f4t alambiqu\u00e9e du compos\u00e9 [1])<\/p>\n Cet alliage permet ainsi de r\u00e9aliser des aimants permanents qui sont typiquement 10 fois plus puissants que les aimants classiques en ferrite. Ces aimants au n\u00e9odyme sont \u00e0 ce jour utilis\u00e9s dans de nombreuses applications industrielles<\/strong> comme les disques durs, les haut-parleurs ou les \u00e9couteurs.<\/p>\n Pour comprendre ce qui se passe dans notre montage, il faut savoir que la surface des aimants n\u00e9odymes est g\u00e9n\u00e9ralement recouverte de chrome. Donc le courant \u00e9lectrique circule \u00e0 la surface de l’aimant. Les \u00e9lectrons qui forment ce courant baignent alors totalement dans le champ magn\u00e9tique cr\u00e9\u00e9 par l’aimant.<\/p>\n J\u2019esp\u00e8re que c\u2019est quelque chose que l\u2019on apprend toujours au lyc\u00e9e, mais quand une particule charg\u00e9e (comme des \u00e9lectrons) se d\u00e9place dans un champ magn\u00e9tique, elle subit une force appel\u00e9e force de Lorentz,<\/strong> qui s\u2019exprime comme ceci\u00a0:<\/p>\n \\(\\vec{F} = q \\vec{v} \\times \\vec{B}\\)<\/span><\/p>\n o\u00f9 q est la charge de la particule, v sa vitesse et B le champ magn\u00e9tique. Le symbole \\(\\times\\) d\u00e9signe le produit vectoriel, vous savez le truc que l\u2019on fait avec les trois doigts de la main droite pour conna\u00eetre l\u2019orientation du vecteur r\u00e9sultant.<\/p>\n D\u2019ailleurs on peut se demander pourquoi la force de Lorentz entra\u00eene l\u2019ensemble du disque, et pas seulement les \u00e9lectrons <\/strong>qui la subissent ? Ne pourrait-il pas y avoir un courant de surface constitu\u00e9 d\u2019\u00e9lectrons qui spiralent, tout en laissant l\u2019aimant immobile ? Je n\u2019ai pas la r\u00e9ponse \u00e0 cette question\u00a0!<\/p>\n Une roue dent\u00e9e trempe dans un bain de mercure, lui-m\u00eame plac\u00e9 dans un champ magn\u00e9tique. Une pile est alors reli\u00e9e \u00e0 la roue et au bain de mercure, qui est conducteur. Les \u00e9lectrons voyagent dans les pointes de la roue, et subissent la force de Lorentz sous l\u2019effet du champ magn\u00e9tique, et la roue tourne\u00a0!<\/p>\n Pour les curieux, le m\u00eame principe est \u00e9galement \u00e0 la base de la magn\u00e9to-hydro-dynamique.<\/strong> On fait circuler un courant entre deux \u00e9lectrodes accroch\u00e9es \u00e0 un bateau, et plong\u00e9es dans l\u2019eau de mer.<\/p>\n Si on ajoute un gros aimant au dispositif, les ions charg\u00e9s pr\u00e9sents dans l\u2019eau de mer (et qui transportent le courant \u00e9lectrique) subissent la force de Lorentz : l\u2019eau sal\u00e9e est entra\u00een\u00e9e sous le bateau\u2026et donc le bateau avance\u00a0!<\/p>\n L\u00e0 aussi le rendement est assez pauvre, mais l\u2019id\u00e9e tr\u00e8s jolie\u00a0! C\u2019est elle qui a inspir\u00e9 Tom Clancy, l\u2019auteur de \u2018A la poursuite d\u2019Octobre Rouge<\/em>\u2019, pour imaginer son r\u00e9volutionnaire sous-marin russe furtif.<\/p>\n En fait je vous ai menti. Le moteur \u00e0 4 pi\u00e8ces n\u2019est pas le moteur le plus simple du monde. On peut se d\u00e9barrasser de la vis et faire encore mieux. Cette fois l\u2019aimant est fixe, et c\u2019est le fil lui-m\u00eame qui tourne\u00a0!<\/p>\n Admirez !<\/p>\n [youtube=\u00a0\u00bbhttp:\/\/www.youtube.com\/watch?v=zOdboRYf1hM\u00a0\u00bb]<\/p>\n PS : et piti\u00e9 pas de commentaires de g\u00e9nies m\u00e9connus ayant mis au point des inventions qui permettent de produire de l’\u00e9nergie infinie et gratuite avec des aimants qui bougent, tout en violant le premier principe de la thermodynamique (qui bien s\u00fbr n’est pas consentant).<\/em><\/p>\n PS2 : pour alimenter le d\u00e9bat sur ce qui fait que les \u00e9lectrons entra\u00eenent l’ensemble du disque, on peut calculer l’ordre de grandeur de la force de Lorentz, rapport\u00e9 \u00e0 la force \u00e9lectrique que les \u00e9lectrons subissent du fait de la tension de la pile. Celle-ci vaut qE et la force de Lorentz qvB. Or la vitesse v est reli\u00e9e au champ \u00e9lectrique E par la mobilit\u00e9 mu, avec v = mu.E. Donc le ratio de la force de Lorentz sur la force \u00e9lectrique est \u00e9gal q.mu.E.B \/ qE = mu.B. Pour les \u00e9lectrons dans du cuivre, la mobilit\u00e9 mu vaut quelques 10-3 (en unit\u00e9 SI, des kg-1.s2.A). Si mon aimant produit un champ de l’ordre du Tesla, \u00e7a nous fait quand m\u00eame une force de Lorentz 1000 fois plus petite que celle qui entra\u00eene les \u00e9lectrons !<\/em><\/p>\n PS3 : D’autres blogueurs ont bien s\u00fbr d\u00e9j\u00e0 \u00e9voqu\u00e9 le sujet (ici<\/a> ou l\u00e0<\/a>)Les aimants au n\u00e9odyme<\/h3>\n
![\"\"](\"https:\/\/scienceetonnante.com\/blog\/wp-content\/uploads\/2011\/05\/nd2fe14b-1.png\" "\\"Nd2Fe14B\\"")
<\/a>Le n\u00e9odyme est un m\u00e9tal blanc qui est le 60\u00e8me<\/sup> \u00e9l\u00e9ment de la classification p\u00e9riodique. Il appartient au groupe des terres rares. En 1982, des chercheurs de General Electric d\u00e9couvrent qu\u2019un alliage de n\u00e9odyme, de fer et de bore conduit \u00e0 un mat\u00e9riau puissamment aimant\u00e9.<\/p>\nMais pourquoi est-ce que \u00e7\u00e0 tourne\u00a0? Demandez donc \u00e0 Lorentz !<\/h3>\n
<\/a>Donc mettez vous \u00e0 la place d\u2019un petit \u00e9lectron (la boule noire sur mon sch\u00e9ma ci-contre) : vous voyagez \u00e0 la surface de l\u2019aimant sous l\u2019impulsion de la tension de la pile. Mais vous \u00eates dans le champ magn\u00e9tique et vous subissez en plus la force de Lorentz. Celle-ci (en bleu sur mon sch\u00e9ma) est dans le plan de la surface de l’aimant, perpendiculaire \u00e0 la direction de d\u00e9placement du courant. Et c’est cette force qui met le disque en rotation !<\/p>\nUn moteur connu depuis longtemps<\/h3>\n
<\/a>Ce type de moteur a \u00e9t\u00e9 imagin\u00e9 par Mickael Faraday en 1821. Une variante proche en est la fameuse roue invent\u00e9e en 1822 par le physicien britannique Peter Barlow<\/strong>. Le montage en est diff\u00e9rent mais le principe analogue. Il est d\u00e9crit sur le dessin ci-contre, extrait d’une lettre adress\u00e9e par Barlow \u00e0 Faraday.<\/p>\nEncore plus fort<\/h3>\n
\n<\/em><\/p>\n