Par Chris Deziel, mis à jour le 24 mars 2022
Découvrez comment l'électricité et le magnétisme s'entrelacent en construisant un électro-aimant de base. Cette expérience pratique permet de comparer le champ magnétique produit par une bobine conductrice de courant avec celui d'un aimant permanent, soulignant ainsi l'unité des phénomènes électromagnétiques. Le guide met l'accent sur la sécurité :utilisez une résistance pour limiter le courant et éviter la surchauffe, et débranchez toujours le circuit une fois terminé.
Enroulez fermement une longueur de fil de cuivre isolé de calibre 22 autour d'un boulon ou d'un clou en fer de 6 pouces. Visez autant de tours que le permet l'âme :un fil trop fin risque de surchauffer, un fil trop épais limite le nombre de tours.
Dénudez les extrémités des fils avec un couteau et fixez une extrémité à la borne positive d'une pile D à l'aide de ruban isolant. Placez une dispersion de limaille de fer sur une table, posez le boulon dessus et touchez l'autre extrémité du fil à la borne négative de la batterie. Observez les limailles formant un motif, puis retirez la connexion pour éviter la surchauffe.
Tenez une barre aimantée à une courte distance du boulon afin qu'il n'y ait pas d'attraction ou de répulsion, puis touchez à nouveau le fil à la borne de la batterie. Remarquez comment l'aimant réagit.
Fixez une résistance de 30 ohms en série avec la bobine :connectez l'extrémité du fil libre à la résistance et l'autre côté de la résistance à la batterie. Cela limite le courant, empêche l'accumulation de chaleur et permet à l'électro-aimant de rester alimenté en toute sécurité.
Placez l'électro-aimant alimenté sur la limaille, enregistrez le motif obtenu, puis remplacez-le par la barre aimantée et comparez. Les modèles devraient être presque identiques, confirmant qu’il s’agit tous deux de champs électromagnétiques. De légères différences reflètent les forces relatives de chaque source.
Placez la barre magnétique près de l’électro-aimant pour ressentir l’attraction. Faites pivoter l’aimant de 180° pour que ses pôles s’opposent et ressentent une répulsion. Cela démontre que les deux champs possèdent des pôles nord et sud distincts.
Remplacez la résistance de 30 ohms par une de 100 ohms pour affaiblir sensiblement l'interaction entre l'aimant et l'électro-aimant. Réduire les tours de bobine ou utiliser un tube en carton comme noyau diminue également l'intensité du champ.
Débranchez toujours les fils de la batterie lorsque vos expériences sont terminées. Même à basse tension, évitez de toucher les bornes exposées ou les extrémités des fils dénudés lorsque le circuit est sous tension. Si vous détectez de la fumée, débranchez la batterie et laissez les fils refroidir avant de reprendre.
