Fiche enseignant · 10–11 ans · environ 45–50 minutes
Le magnétisme : pôles, champs et électroaimants
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Objectifs
- Seuls certains matériaux sont magnétiques (fer, nickel, cobalt).
- Les pôles de même nom se repoussent, les pôles contraires s'attirent ; les pôles vont par paires.
- La Terre se comporte comme un aimant ; son champ vient du noyau externe et protège l'atmosphère.
- Un courant électrique produit un champ magnétique ; on peut allumer et éteindre un électroaimant.
Déroulement
| Durée | Activité |
|---|---|
| 5 min | Deux aimants en anneau sur un crayon : pourquoi l'un flotte-t-il ? |
| 10 min | Lire le texte. |
| 20 min | Construire un électroaimant en groupes ; test équitable avec 10, 20 et 30 tours. |
| 5 min | Comparer les résultats au tableau. |
| 5 min | Quiz ou le jeu S'attirent, se repoussent ou rien ? |
Matériel pour l'expérience
- 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.
Idées fausses fréquentes
| Les élèves peuvent penser… | En réalité… |
|---|---|
| Tous les métaux sont magnétiques. | Le cuivre, l'aluminium et l'or ne le sont pas ; le fer, le nickel et le cobalt le sont. |
| Couper un aimant sépare le nord du sud. | Chaque morceau a ses deux pôles. |
| Les électroaimants sont une autre sorte de magnétisme. | Le courant crée des champs magnétiques ; un électroaimant, c'est le même magnétisme, commandé par l'électricité. |
Corrigé de la fiche
- Le fer, le nickel, le cobalt.
- L'aiguille est un petit aimant ; elle s'aligne sur le champ magnétique de la Terre, qui se comporte comme un gigantesque aimant droit.
- Avec plus de tours, il a soulevé plus de trombones : plus de tours donnent un champ magnétique plus fort.
- Elle protège notre atmosphère de l'usure par le vent solaire.
Corrigé du quiz
- Quel matériau est magnétique ? Le nickel. Le fer, le nickel et le cobalt sont les métaux magnétiques courants.[2]
- Tu coupes un aimant droit en deux. Tu obtiens… deux aimants, chacun avec un pôle nord et un pôle sud. Les pôles vont toujours par paires.[1]
- D'où vient l'essentiel du magnétisme de la Terre ? Du fer et du nickel liquides qui tourbillonnent dans le noyau externe. On appelle cela la géodynamo.[3]
- Contre quoi la magnétosphère nous protège-t-elle ? Contre le vent solaire qui userait notre atmosphère. Elle protège l'atmosphère du vent solaire.[3]
- Qu'est-ce qui rend un électroaimant plus puissant ? Un noyau de fer et plus de tours de fil. Un noyau de fer renforce beaucoup le champ de la bobine.[2]
- Qu'est-ce qui provoque les aurores boréales ? Des particules énergétiques de la magnétosphère qui frappent la haute atmosphère. Elles font briller la haute atmosphère.[3]
Pour aller plus loin
Essaie un clou en acier et une tige en aluminium comme noyau. Lequel fonctionne ? Puis trouve trois électroaimants à la maison ou à l'école (sonnette, haut-parleur, serrure).
Sources utilisées dans cette leçon
- [1] College Physics 2e, 22.1 Magnets (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [2] College Physics 2e, 22.2 Ferromagnets and Electromagnets (OpenStax, Rice University): fiabilité Élevée
- [3] Earth's Magnetosphere: Protecting Our Planet from Harmful Space Energy (NASA Science): fiabilité Élevée
Liste complète avec liens et une note sur la fiabilité de chaque source: echoesof.science/school/fr/magnetism/sources/
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