École › Magnétisme › 10–11 ans
Le magnétisme : pôles, champs et électroaimants
Les matériaux magnétiques, les pôles, les champs magnétiques, le magnétisme de la Terre et comment l'électricité fabrique des aimants. Avec une expérience pour construire un électroaimant.
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Seuls quelques matériaux sont fortement magnétiques : le fer, le nickel et le cobalt (et un métal rare appelé gadolinium). L'acier, qui est surtout du fer, est magnétique lui aussi. La plupart des autres matériaux, comme le plastique, le bois, le cuivre et l'aluminium, ne le sont pas.[2]
Tout aimant a un pôle nord et un pôle sud. Les pôles de même nom se repoussent et les pôles de noms contraires s'attirent. Si tu coupes un aimant en deux, tu n'obtiens pas un nord et un sud séparés : tu obtiens deux aimants plus petits, chacun avec ses deux pôles.[1]
La Terre se comporte comme un gigantesque aimant droit. L'aiguille d'une boussole est un petit aimant qui s'aligne sur le magnétisme de la Terre, si bien que son bout nord montre le nord. L'essentiel du magnétisme terrestre naît au plus profond de la planète, là où du fer et du nickel liquides tourbillonnent dans le noyau externe.[1][3]
Le magnétisme de la Terre s'étend loin dans l'espace et forme une bulle protectrice appelée magnétosphère. Elle protège notre atmosphère du vent solaire, un flot de particules venant du Soleil. Près des pôles, des particules énergétiques issues de la magnétosphère font briller l'air : ce sont les aurores boréales et australes.[3]
Électricité et magnétisme sont liés : un courant électrique crée un champ magnétique. Une bobine de fil parcourue par un courant devient un aimant qu'on peut allumer et éteindre : un électroaimant. Un noyau de fer dans la bobine le rend beaucoup plus puissant. On trouve des électroaimants dans les grues, les sonnettes et les haut-parleurs.[2]
Essaie: Construis un électroaimant
Il te faut
- Un grand clou en fer (environ 8–10 cm)
- Environ 1,5 m de fil de cuivre fin isolé
- Une pile de 1,5 V (AA ou D) et du ruban adhésif
- Un tas de petits trombones en acier
Sécurité
N'utilise qu'une seule pile de 1,5 V. Branche quelques secondes à la fois : le fil et la pile chauffent. Ne branche jamais rien sur une prise de courant.
Ce qu'il faut faire
- Laisse environ 20 cm de fil libre, puis enroule 10 tours de fil bien serrés autour du clou. Dénude les extrémités du fil (un adulte t'aide).
- Colle les extrémités du fil aux deux bornes de la pile, quelques secondes seulement.
- Pendant que c'est branché, touche les trombones avec la pointe du clou. Compte combien il en soulève.
- Débranche. Que se passe-t-il avec les trombones ?
- Enroule maintenant 20 tours, puis 30 tours, et compte les trombones à chaque fois. Garde la même pile.
Que se passe-t-il, et pourquoi ?
Le courant dans la bobine crée un champ magnétique, et le clou en fer à l'intérieur le renforce beaucoup : le clou devient un aimant. Quand le courant s'arrête, le clou perd presque tout son magnétisme et les trombones tombent. Plus il y a de tours de fil, plus l'aimant est fort et plus il soulève de trombones. C'est un test équitable parce que seul le nombre de tours change.[2]
Joue: S'attirent, se repoussent ou rien ?
On approche deux choses l'une de l'autre. S'attirent-elles, se repoussent-elles ou ne se passe-t-il rien ?
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