Conducteur ou isolant ?

De Wikidebrouillard.

La vidéo "Conducteur ou isolant ?"


Sommaire

Présentation de l'expérience

Dans la vie de tous les jours nous utilisons des fils électriques composés principalement de cuivre. Le but de cette expérience est de tester d'autres matériaux afin de voir s'il est possible de remplacer les fils de cuivre par autre chose pour faire circuler le courant électrique.

Matériel

L'expérience

La manipulation

  • Fixer un fil sur le culot et un autre sur le plot (l'extrémité) de l'ampoule à l'aide du ruban adhésif. Faire bien attention à ce que les deux fils ne se touchent pas.
  • Fixer l'extrémité libre de l'un des fils reliés à l'ampoule à l'une des bornes de la pile.
  • Fixer un troisième fil à l'autre borne de la pile.
  • Utiliser les objets à tester un par un pour relier les deux extrémités libres de fil (bouchon, pièce, trombone...). Il est possible de tester autant d'objets que l'on souhaite !
  • Observer si la lampe s'allume ou pas pour chacun des objets testés.

Que voit-on ?

On constate que l'ampoule ne s'allume qu'avec certains objets, en particulier les objets en métal (trombone, pièce de monnaie...).

Explications

De manière simple

Le courant électrique nécessaire à l'allumage de la lampe circule donc plus ou moins bien dans les différents matériaux. Les matériaux qui laissent passer le courant sont appelés "conducteurs" et ceux qui ne le laissent pas passer sont appelés "isolants".

Allons plus loin dans l'explication

Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge électrique, généralement des électrons, au sein d'un matériau conducteur. Ces déplacements sont imposés par l'action de la force électromagnétique, dont l'interaction avec la matière est le fondement de l'électricité. Dans un conducteur métallique, les particules chargées et mobiles sont des électrons peu liés aux atomes auxquels ils appartiennent (on dit que ces électrons se trouvent dans la bande de conduction).

On peut considérer qu'ils se déplacent facilement dans le matériau métallique. Lorsqu'une différence de potentiel est appliquée aux extrémités du conducteur, elle provoque le déplacement de ces électrons, ce que l'on appelle courant électrique. Le réseau des atomes contient des ions positifs : les atomes qui ont perdu un électron. Mais ces derniers, prisonniers du réseau par les liaisons métalliques, sont quasiment immobiles et ne participent que de manière infime à la circulation du courant.

Un isolant, aussi appelé matériau diélectrique, est une partie d'un composant ou un organe ayant pour propriété d'interdire le passage de tout courant électrique entre deux parties conductrices. Un isolant possède peu de charges libres, elles y sont piégées, contrairement à un matériau conducteur où les charges sont nombreuses et libres de se déplacer sous l'action d'un champ électromagnétique.

La capacité d'un matériau à conduire plus ou moins bien les charges électriques est appelée "conductivité électrique".

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Applications : liens avec le quotidien

Cette expérience permet de tester et d'identifier quels matériaux peuvent être utilisés pour conduire le courant ou s'en protéger.

Les matériaux conducteurs comme le cuivre ou l'aluminium sont utilisés notamment dans les fils électriques. Les matériaux isolants, comme le caoutchouc, le plastique ou le bois, sont utilisés comme protection contre le risque l'électrocution, par exemple pour recouvrir les fils électriques et les câbles de batteries, pour fabriquer les cache-prises ou encore les manches des tournevis.

Lieux propices à sa réalisation

La plupart des éléments utilisés dans cette expérience se trouvent dans une maison ou éventuellement dans un magasin de bricolage.

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