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Version actuelle datée du 15 octobre 2019 à 16:41
L'électroaimant ou comment transformer l'énergie électrique en énergie magnétique.
Difficulté
Technique
Durée
15 minute(s)
Disciplines scientifiques
Electricité, Physique
Sommaire
- 1 Introduction
- 2 Étape 1 - Préparer le matériel
- 3 Étape 2 - Dénuder les embouts du fil de cuivre
- 4 Étape 3 - Enrouler le fil de cuivre sur la vis (1)
- 5 Étape 4 - Enrouler le fil de cuivre sur la vis (2)
- 6 Étape 5 - Relier le fil de cuivre à la pile
- 7 Étape 6 - Tester l'électroaimant !
- 8 Comment ça marche ?
- 9 Éléments pédagogiques
- 10 Commentaires
Introduction
Cette expérience nécessite d'être un peu minutieux.se.
- Matériel et outils
Vis 
Vis en métal à trouver en magasin de bricolage
Une vis est une machine simple apte à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation dirigé suivant l'axe de rotation, ou vice-versa.
Les divers types de vis se caractérisent par l'utilisation de surfaces hélicoïdales. On peut distinguer :
la vis de fixation utilisée de façon statique pour diverses sortes de liaison ; la vis d'Archimède utilisée pour la manutention de matériaux granulés ou pulvérulents, ainsi que pour le pompage des fluides, (exemple : vis à grain) ; la vis de transformation de mouvement utilisée de façon dynamique pour transformer, dans un sens ou dans l'autre, un mouvement de rotation en mouvement de translation ou un couple en effort axial ; la vis sans fin qui, associée à des roues dentées, permet de réaliser des engrenages ; la vis micrométrique, permettant de mesurer avec précision ; le mécanisme de vis-écrou ;le mécanisme de vis à billes.
Fil de cuivre
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Fil de cuivre
Pile 4,5V 
Grande pile plate et carrée 4,5 Volts. Elle comporte 2 lamelles (bornes + et -). Très pratique pour les expériences autour de l'électricité !
Pinces crocodiles 
Plus couramment appelées "pinces crocos", ce sont des câbles électriques comportant une pince (en forme de gueule de crocodile) à chaque extrémité. Ces pinces permettent d'accrocher facilement les câbles aux différents composants électriques.
Trombone 
Un trombone est un petit objet utilisé pour maintenir solidairement une liasse de feuilles de papier.
Ruban adhésif 
Un ruban adhésif ou papier collant (Belgique) est un ruban recouvert de substance adhésive. Il se présente généralement sous la forme d'un rouleau dont la face externe est non adhésive. Il est utilisé notamment pour lier des objets entre eux ou simplement pour recouvrir un objet d'un film protecteur.
Étape 1 - Préparer le matériel
Choisir une vis plutôt longue et large.
Couper un morceau de fil de cuivre. Ici, pour une vis de 10cm de long, on découpe un fil de cuivre d'environ 2,50m.
Étape 2 - Dénuder les embouts du fil de cuivre
A l'aide d'une pince à dénuder, dénuder les 2 extrémités du fil de cuivre sur environ 0,5cm. Cela nous permettra de venir y brancher les pinces crocodiles par la suite.
Étape 3 - Enrouler le fil de cuivre sur la vis (1)
Enrouler le fil de cuivre minutieusement autour de la vis pour former une bobine.
Commencer par l'extrémité opposée à la tête de la vis.
Laisser environ 10cm dépasser.
Enrouler jusqu'au bout et fixer avec un bout de scotch.
Étape 4 - Enrouler le fil de cuivre sur la vis (2)
Continuer d'enrouler le fil de cuivre, dans l'autre sens cette fois !
Enrouler jusqu'au bout en laissant un petit bout de la vis apparent.
La bobine est terminée. Fixer avec du scotch.
Étape 5 - Relier le fil de cuivre à la pile
Grâce aux pinces crocodiles, brancher chacune des extrémités du fil de cuivre à une lamelle de la pile.
Étape 6 - Tester l'électroaimant !
Approcher la vis du trombone. Que se passe-t-il ?
Comment ça marche ?
Observations : que voit-on ?
Que se passe-t-il lorsque qu'on fait passer un courant électrique dans la bobine de cuivre ?
La vis devient aimantée et attire le trombone.
Que se passe-t-il si l'on débranche la bobine de la pile ?
La vis n'est plus aimantée et le trombone tombe.
Comment augmenter la puissance de l'électroaimant ?
- Augmenter le nombre de "spires" (tours de fils) sur la bobine.
- Augmenter l'intensité du courant électrique en ajoutant des piles en parallèle.
- Augmenter le diamètre de la bobine, en utilisant une vis plus grande et large.
Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?
Vérifier que vos pinces crocodiles sont en bon état et que votre pile est pleine.
Vérifier les connexions.
Lors de l'enroulage de la bobine, il est nécessaire de bien serrer les "spires" (les tours de fil).
Attention à ne pas réaliser l'expérience sur un support métallique (attention aux barre en métal sous les tables) : bien isoler le dispositif avec par exemple du carton ou du plastique.
Explications
Lorsqu'un courant électrique traverse une bobine, celle-ci produit un champ magnétique.
La vis est un matériau ferromagnétique doux (dont l'un des éléments principaux est le Fer), et donc elle s'aimante lorsqu'elle est soumise à un champ magnétique extérieur.
Applications : dans la vie de tous les jours
Les électroaimants sont utilisés dans les décharges ou les casses de voitures. Ils sont adaptés sur des grues, chariots, pelles pour saisir les objets métalliques et les déplacer.
https://www.youtube.com/watch?v=3OdvIMrEIEc
Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
Cette expérience peut s'inclure dans un déroulé sur l'électricité. Après avoir fabriqué des circuits électriques simples, l'électroaimant peut faire le lien vers d'autres expériences autour de l'électromagnétisme.
Pistes pour animer l'expérience
Sous forme de défi : peut-on transformer cette vis en aimant ?
Quel lien entre électricité et magnétisme ?
Sources et ressources
https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89lectroaimant
https://fr.wikipedia.org/wiki/Mat%C3%A9riau_ferromagn%C3%A9tique_doux
L'expérience en vidéo dans l'émission "C'est pas sorcier" https://www.youtube.com/watch?v=4NvbL_7D-k0
Dernière modification 15/10/2019 par user:Pierreb.
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