Une particule chargée qui se déplace dans un champ magnétique subit une force qui est perpendiculaire à la fois à la direction dans laquelle la particule se déplace et à la direction du champ appliqué. Cette force, connue sous le nom de force de Lorentz, se développe en raison de l’interaction entre le champ magnétique appliqué et le champ magnétique généré par la particule en mouvement. Le phénomène porte le nom du physicien néerlandais Hendrik Lorentz, qui a développé une équation qui relie mathématiquement la force à la vitesse et à la charge de la particule et à l’intensité du champ magnétique appliqué.

La force de Lorentz est ressentie par un courant électrique, qui est composé de particules chargées en mouvement. Les champs magnétiques individuels de ces particules se combinent pour générer un champ magnétique autour du fil dans lequel circule le courant, qui peut repousser ou attirer un champ magnétique externe. Ce tutoriel démontre la force de Lorentz exercée sur un fil qui transporte du courant à travers le champ d’un aimant permanent en fer à cheval (les lignes de champ se déplacent toujours du pôle nord d’un aimant vers son pôle sud). Le fil est disposé en une sorte de pendule de manière à pouvoir se déplacer d’avant en arrière. Cliquez sur l’interrupteur à couteau pour faire circuler le courant. Le fil se balancera dans une direction perpendiculaire au champ de l’aimant et au mouvement des particules chargées. En changeant le sens du courant en cliquant sur le bouton Retourner la pile, ou le sens du champ magnétique en cliquant sur le bouton Retourner l’aimant, vous inverserez le sens de la force de Lorentz. Les boutons radio Afficher les lignes de champ des fils et Afficher les lignes de champ des aimants révèlent l’interaction de ces forces invisibles. Le bouton Réinitialiser peut être utilisé pour ramener l’aimant et la batterie à leur position initiale.

Vous pouvez prédire dans quel sens le fil va se déplacer en utilisant la règle de la main gauche. Vous devez contorsionner votre main dans une position un peu artificielle pour cette règle : si votre index pointe dans la direction d’un champ magnétique, et que votre majeur, à un angle de 90 degrés par rapport à votre index, pointe dans la direction du courant électrique, alors votre pouce étendu (formant un L avec votre index) pointe dans la direction de la force de Lorentz exercée sur cette particule, et la direction dans laquelle le fil se déplace dans le didacticiel.