Comment savoir si un objet est conducteur ou non ?
Difficulté
Technique
Durée
20 minute(s)
Disciplines scientifiques
Physique
- Matériel et outils
Trombone 
Un trombone est un petit objet utilisé pour maintenir solidairement une liasse de feuilles de papier.
Pile 
Alessandro Volta invente la première pile à colonne le 17 mars 1800; ces premiers systèmes étaient constitués d'un 'empilement' de disques de deux métaux différents séparés par des disques de feutre, imbibés d'acide, d'où le nom de l'invention.
Fil électrique 
Un fil électrique : est le composant électro technique servant au transport de l'électricité, afin de transmettre de l'énergie et de l'information. Il est constitué d'un matériau conducteur, mono-brin ou multi-brin, souvent entouré d'une enveloppe isolante (plastique, Téflon...). L'intérieur du fil électrique est appelée « âme » du fil.
Règle
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Au sens matériel, une règle est un instrument de mesure gradué à arêtes rectilignes servant à tracer des traits droits ou à mesurer des longueurs.
Bouchon 
Bouchon peut désigner familièrement un encombrement de la circulation (voir embouteillage).
un bouchon (stub) en informatique est un outil de test qui simule un échange de données avec l'élément que l'on teste. En électricité, un circuit bouchon est un circuit réjecteur ou filtre coupe-bande constitué par l'association en dérivation d'une bobine, d'un condensateur et parfois d'une résistance. bouchon-club Bouchon écologique dit "Snap clic" permet d'éviter qu'il ne soit perdu dans la nature et ingéré par des animaux Bouchon en acier inoxydable, fermeture sous vide de bouteilles de vin.Pour en récupérer, rien ne plus simple ! Des copains ou copines qui travaillent en restauration seront sûrement ravi.e.s d'en donner !
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.
Pièce de monnaie A fatal error occurred in the #info parser function
Verre 
Un verre est un récipient utilisé pour boire de forme tubulaire, dont les parois sont solidaires et hermétiques. Il est destiné à recevoir des liquides. Il est constitué d'une paraison (corps ou contenant du verre), d'une jambe et d'un pied. Le terme désigne aussi, par métonymie, le contenu de ce récipient : on dit qu'on "boit un verre d'eau".
Ampoule 
Une ampoule fait référence à l'enveloppe transparente ou translucide d'une lampe électrique, par extension la lampe elle-même.
Étape 1 - Préparer le matériel
· Un trombone
· Une pile
· 3 fils électriques
· Une règle
· Un bouchon
· Du ruban adhésif
· Une pièce de monnaie
· Un verre
· Une ampoule
Étape 2 - fixation des fils
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.
Étape 3 - ça tombe à pile
Fixer l'extrémité libre de l'un des fils reliés à l'ampoule à l'une des bornes de la pile.
Étape 4 - Et le trosième
Fixer un troisième fil à l'autre borne de la pile
Étape 5 - C'est parti pour les tests
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 !
Étape 6 - Et la lumière fut !
Observer si la lampe s'allume ou pas pour chacun des objets testés.
Comment ça marche ?
Observations : 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
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".
Plus d'explications
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".
Applications : dans la vie de tous les jours
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.
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Éléments pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Appliquer une technique simple pour tester la conductivité électrique des matériaux
- Comprendre la notion de conductivité et de matériaux conducteurs ou isolants
- Constater que les métaux sont conducteurs
- Comprendre quelques applications des matériaux conducteurs et isolants
Pistes pour animer l'expérience
L’expérience peut être réalisée après une partie introductive permettant aux participants de comprendre les bases d’un circuit électrique. L’animateur peut ensuite recueillir les idées des participants sur les matériaux qui selon eux conduisent (« laissent passer » pour les plus jeunes) l’électricité. Puis l’animateur peut proposer au groupe de concevoir une méthode pour tester la conductivité de différents matériaux avant de tester avec eux chacun des matériaux mis à leur disposition (tels que ceux listés dans cette fiche, mais il est possible d’en tester d’autres), et de reporter les résultats dans un tableau.
Cette expérience peut s’inscrire dans une animation consacrée au thème de la sécurité, qui permettra de découvrir des situations du quotidien où la conductivité de certains matériaux constitue un danger (en cas d’orage, d’inondation, de chute de câbles électriques au sol…), et de connaître des moyens de protection (utilisation de gaines, de vêtements fabriqués avec des matériaux isolants etc…).
Sources et ressources
La conductivité électrique sur Wikipédia :
https://fr.wikipedia.org/wiki/Conductivit%C3%A9_%C3%A9lectrique
Dernière modification 5/10/2020 par user:Maud M..
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