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Electricité

Document "La main à la pâte"  
David Jasmin map@inrp.fr
INRP 29 rue d'Ulm, 75005 Paris Paris
Publication : novembre 1997 Mise en ligne : avril 1998
Avertissement documentation scientifique

Sommaire:

04/06/1998 Les pôles magnétiques
12/11/1998 La cloture électrique
12/02/1999 Les oiseaux sur les fils électriques
22/02/1999 Le sens du courant
10/03/1999 Les piles électriques
10/03/1999 L'eau conduit l'électricité ?
14/03/1999 La vitesse des électrons
18/03/1999 Le rôle du gaz contenu dans une ampoule électrique.

31/03/1999 Pourquoi la mine de crayon conduit l'électricité
26/04/1999 Qu'est-ce qui attire l'aiguille de la boussole vers le pôle nord magnétique
02/06/1999 Le gaz qui s'échappe de la solution d'eau salée
08/10/1999 Produire du dioxygène par électrolyse
15/10/1999 Est-il dangereux de sa baigner dans l'eau de mer pendant l'orage?
19/11/1999 Une pièce d'aluminium est-elle forcément conductrice?
19/11/
1999 Pourquoi le vibreur résonne alors que l'ampoule ne s'éclaire pas ?
18/01/2000 La tension aux bornes d'une pile dépend-elle de la masse des électrodes ?
09/02/2000
Quel est le nom de la poudre noire contenue dans une pile ronde?
23/02/2000 Pourquoi le passage d'un aimant sur un écran minitel déforme-t-il l'image ? 
19/04/2000 Fonctionnement d'une radio et d'un téléphone portable
12/05/2000 Les danseurs électriques

Les pôles magnétiques
>04/06/98  Question de Frederic Tallot frederic-tic@rocketmail.com) cycle 1, école de Bar-sur-Aube dans l'Aube
Le pôle sud magnétique de la terre se trouve-t-il actuellement près du pôle nord géographique ?? et l'appelle-t-on pôle sud ou non ? peut-on prévoir l'inversion des pôles magnétiques ??

Réponse de Pierre Fontes
L'axe des pôles géographiques de la Terre (axe de rotation de la planète) et l'axe des pôles magnétiques (axe qui porte l'aimant droit équivalent à celui qui créerait un champ magnétique égal au champ magnétique terrestre) ne coïncident pas. Ces deux axes forment un angle d'une dizaine de degrés. Cet angle peut varier dans le temps:
    - lentement. Voir par exemple les cartes de l'institut géographique national qui indiquent la valeur de la déclinaison à la date de confection de la carte.

    - brutalement. Le champ magnétique a changé de sens dans le passé à plusieurs reprises ainsi qu'en atteste l'étude du paléomagnétisme des laves volcaniques qui conservent le champ magnétique figé dans l'état dans lequel il était (en direction, en sens et en norme) lors du refroidissement de la coulée de laves après l'éruption considérée.
La désignation du nord et du sud (géographiques) correspondent à un choix conventionnel, mais sur lequel tout le monde est bien d'accord. De façon arbitraire, mais pratiquement toujours respectée, les cartes ont le nord situé vers le haut de la feuille. Dans la vie courante on dit d'ailleurs souvent, mais de façon impropre en haut en lieu et place de vers le nord.
Une difficulté de langage, source de confusion : actuellement ce que l'on appelle le pôle magnétique nord est à proximité du pôle géographique nord. Mais ce pôle magnétique nord est, physiquement, du côté du pôle sud de l'aimant équivalent évoqué ci-dessus, c'est-à-dire un pôle par lequel pénètrent les lignes de champ magnétique.
Une illustration : les pôles de même nature de deux aimants se repoussent et les pôles de nature contraire s'attirent. Une boussole est une aiguille aimantée libre de ses mouvements de rotation autour d'un point fixe de la surface de la Terre. Soumise au champ magnétique terrestre, elle s'oriente parallèlement à la ligne de champ magnétique locale et indique donc la direction sud-nord magnétique.
 Le pôle nord de la boussole pointe donc dans la direction du pôle sud de l'aimant équivalent. On dit cependant qu'elle pointe vers le pôle nord magnétique.

Une remarque :le sens du courant électrique dans un conducteur métallique a été choisi également de façon conventionnelle. On sait bien que ce courant est lié à des électrons porteurs de charge négative qui se déplacent effectivement en sens inverse du courant conventionnel.

 En résumé :
- le pôle nord magnétique est, actuellement au voisinage du pôle nord géographique. Ce pôle nord magnétique correspond, pour le physicien, à un pôle sud d'aimant. Bien entendu, personne ne songerait dans la vie quotidienne à l'appeler, sans précaution pôle sud...
- l'inversion des pôles, est, actuellement totalement imprévisible et d'origine inconnue. En revanche, les retournements brusques du champ magnétique terrestre sont bien attestés dans le passé et bien étudiés.

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Les clôtures électriques

12/11/98 Question de charles-henri.eyraud, enseignant de cycle 3 dans le Rhône, charles-henri.eyraud@wanadoo.fr
" Pourquoi la décharge est-elle si forte lorsque l'on touche le fil électrique clôturant les troupeaux à la campagne si la tension n'est que de 12 volts?"

Réponse de Michel Rosso
Une clôture électrique n'est pas branchée directement sur une batterie (ni sur le secteur). Un convertisseur, alimenté par la batterie (ou par le secteur) délivre des impulsions haute tension (de plusieurs milliers de volts), à une cadence d'environ une impulsion par seconde. La durée des impulsions est d'environ 0,15 seconde.
Avec de telles tensions, on peut se demander, au contraire, pourquoi on ne peut pas s'électrocuter avec une clôture électrique:
s'il arrive (extrêmement rarement) que des enfants puissent être légèrement "choqués", suite à un contact avec une clôture électrique, l'énergie produite à chaque impulsion dans la clôture est faible (de l'ordre du joule), et ne présente donc, en principe, pas de danger.

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Les oiseaux sur les fils électriques
12/12/1999 Question d'une classe de CM1 Lenoyer@aol.com
Pourquoi les oiseaux ne s’électrocutent ils pas quand ils sont sur les fils électriques?

12/02/1999 Réponse de Pierre Fontes
Parce qu'ils ne touchent pas deux fils a la fois et ne sont pas en contact avec la terre. Ils sont portés à une tension qui peut être élevée, mais ne sont pas traversés par un courant.
A la maison, il ne faut pas toucher aux fils d'une prise de courant. Même en ne touchant qu'un seul des deux fils (celui qu'on appelle la phase), il y a danger parce qu'on est en contact avec la terre et qu'un courant peut nous traverser.
Le danger n'existe pas avec la basse tension : 12 volts par exemple à la sortie d'un transformateur de jouet. A l'entrée, il y a 220 volts, ce qui est très dangereux.

12/02/1999 Réponse de Serge Neuman
Plutôt que vous répondre directement je vous propose de réaliser une petite expérimentation. Il vous faut :
1 pile de 4,5V ;
1 ampoule électrique de 4,5V ;
du fil électrique dénudé ;
et en option :
1 résistance de 4,7kOhm ;
du papier ou carton ou de la pâte à modeler (enfin de quoi fabriquer un petit oiseau).

Vous fixez un fil électrique dénudé sur chaque borne de la pile et vous tendez les deux fils parallèlement l’un à l’autre. Ce dispositif représente la ligne électrique. La pile est la centrale électrique. Vous pouvez fermer le circuit avec la résistance de 4,7kOhm vous permettra de fermer le circuit. Ce n’est pas obligatoire, mais ainsi vous pourrez vérifier que même lorsque du courant passe à travers le circuit, il est possible de toucher un fil sans s’électrocuter.
Il faut ensuite créer un oiseau avec l’ampoule électrique. Vous faites les deux pieds avec du fil électrique en reliant un des pieds au culot et l’autre à la douille. Si vous avez la pâte à modeler, c’est l’occasion de faire un petit corps à votre oiseau pour qu’il tienne debout tout seul…Il ne vous reste plus qu’à expérimenter. L’électrocution résulte du passage d’un courant à travers le corps.
-------Si vous ne voulez pas manipuler et/ou pour aller plus loin--------------
Pour qu’il y ait passage de courant il faut une différence de potentiel. Or, en ne touchant qu’un seul et unique fil, l’oiseau, dans son ensemble, va être au même potentiel, celle du câble. En revanche, en touchant deux fils, un des
pieds est à un potentiel, l’autre est à un autre. Il va donc y avoir passage de courant entre les deux et électrocution (pas forcement mortel). Pour les oiseaux cela arrive parfois au décollage. En dépliant les ailes, l’oiseau touche deux fils et s’électrocute.
Il n’y a pas que les oiseaux qui touchent des câbles électriques sous tension sans s’électrocuter. Pour moi, un des exemples les plus impressionnant concerne les « lignards ». Il y a une photo les montrant à l’adresse http://www.siemens.fr/s21.htm
Je me souviens également d’une émission « C’est pas sorcier » sur ce métier et la distribution d’énergie électrique.
Sinon, vous pouvez également regarder un rapport d’EDF sur la protection des oiseaux : http://www.edf.fr/EDF/html/fr/actualites/pdf/oisodp.pdf

01/03/1999 Question de Jean-Baptiste Masset (95), jb.masset@ipsl.tethys-software.fr
Les oiseaux sur les fils électriques (suite)
Les oiseaux se posent souvent sur les fils électriques : trouvent-ils en ces fils un perchoir facile d'accès ? Un moyen de se réchauffer les pattes (à condition que les fils électriques traversés par un courant dégagent de la chaleur) ? Je vous remercie par avance de votre réponse."

11/03/1999 Réponse de Pierre Fontes
Le problème des oiseaux sur les fils, c'est, a mon avis, d'abord de se poser en sécurité par rapport aux prédateurs et de dominer la situation... Les oiseaux se posent aussi sur les fils en été ou à l'automne. Ils ne sont pas, alors, à la recherche d'un moyen de chauffage.
Il est bien vrai que les fils sont traversés par un courant et qu'ils chauffent un peu. Pour EDF, ce sont des pertes énergétiques. C'est pour limiter ces pertes, qualifiées de pertes par "effet Joule" qu'EDF distribue la tension sous très haute tension sur les grandes distances (jusqu'à 400 000 volts). Lors des hivers rigoureux, il arrive que les fils se cassent sous le poids du givre. L'échauffement est très insuffisant pour le faire fondre.
La distribution domestique est faite sous 220 volts ou 380 volts pour des dispositifs industriels, en général. EDF utilise une succession de transformateurs électriques qui réduisent la tension.

09/03/1999 question d'un enseignant de cycle 2, odepat@club-internet.fr
Suite à l'expérience sur les oiseaux qui s'électrocutent : en classe nous employons des fils isolés par une gaine, pourquoi faut-il les dénuder pour faire comme EDF ou, pourquoi les fils
ne sont ils pas isolés par une gaine dans la nature?

11/03/1999 Réponse de Pierre Fontes :
Heureusement, les oiseaux ne s'électrocutent pas ! Voir les hirondelles au départ et au retour de leur migration...
A la maison les fils doivent être impérativement isolés lorsqu'il s'agit d'utiliser la tension du secteur (tension efficace de 220 volts délivrée par le réseau EDF). Le risque serait très grand de s'électriser
(on survit) ou de s'électrocuter (on ne survit pas).

Si on utilise des piles électriques, la tension est faible : 1,5 V ou 4,5 V ou encore 9 V. Avec des circuits simples (lampe, fils,...), il n'y a en général pas de risque pour les personnes, mais on peut faire des court-circuits qui sont susceptibles de faire des dégâts aux objets qui interviennent dans le circuit.

Une remarque : dans certains circuits un peu plus compliqués, on peut obtenir de fortes tensions avec un générateur de faible tension, voir la question sur les clôtures électriques. Autre exemple, dans les  appareils photographiques jetables avec "flash", il y a une petite pile cylindrique de 1,5 V. Il est vraiment déconseillé de démonter cet appareil même si la pile est retirée : il y a un condensateur électrique et si on le décharge avec ses doigts, l'impression peut-être très désagréable. Ne
pas essayer !

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Le sens du courant
17/02/1999 Question de Julie Morin , enseignante de cycle 2 au cegpe de Trois-Rivières, morin_julie@hotmail.com
Quel est le véritable sens du courant électrique?
Le courant circule-t-il de la borne positive à la borne négative ou le sens inverse soit de la borne négative à la borne positive. je sais que par sens conventionnel on dit de la borne positive à la borne négative, mais, en réalité quel est son sens.

24/02/1999 La réponde de René Turlay.
La force électrostatique F=qE, avec des vecteurs sur F et E.
Pour une charge négative ,comme les électrons, la force sera opposée à E donc les électrons auront une trajectoire en sens opposée à E (assimiler le fil électrique à une droite)
Dans le circuit électrique la borne + représente le potentiel électrique positif et - le potentiel négatif.
V le potentiel est croissant de - vers +
Le champ E est au contraire dirigé de + a - parce que E=-gradV ou plus simplement le champ électrique E varie "au contraire de V"
Donc les électrons voyageront de - a + comme nous l'avons dit au début en parlant de la force électrostatique.
Ceci est dans le sens opposé au sens conventionnel dont on parle.

25/02/1999 La réponse de Pierre Fontes :
Sens du courant électrique :
Considérons un circuit simple sans dérivation ne comportant qu'un seul générateur et uniquement des conducteurs métalliques.
Le sens positif "conventionnel" du courant électrique est celui qui, à l'extérieur du générateur (ou de la pile) va du pole positif vers le pole négatif. Il ne s'agit que d'une convention.
Le sens de déplacement des électrons est, dans les mêmes conditions, le sens inverse. C'est peut-être ce que le correspondant recherche et appelle le sens "véritable" du courant électrique.
La notion de sens "véritable" du courant électrique est un peu discutable. L'intensité du courant électrique a un signe purement conventionnel. Ce qui a un sens physique, c'est la grandeur vectorielle "densité de courant électrique" proportionnelle au produit de la charge des porteurs par leur vitesse.

25/02/1999 La réponse de Danielle Lederer :
Le sens des courants, ainsi que la notion de borne positive et borne négative, sont purement conventionnels. Si on décide que les résistances électriques sont des quantités positives, la relation entre la tension (ou la différence de potentiel), écrite sous la forme U = RI suppose que le sens du courant est de la borne positive (celle qui a le plus grand potentiel) vers la borne négative.
Il y a deux sortes de charges, certaines s'attirent, on dit alors qu'elles sont "de signe contraire" et d'autres se repoussent, on dit qu'elles sont "de même signe".
En particulier, à l'intérieur d'un fil électrique il y a des charges qui ne peuvent pas bouger, et d'autres, les électrons, qui sont mobiles. Les charges immobiles dans le fil et les électrons sont de signe contraire, ce qui veut tout simplement dire qu'ils s'attirent.
Historiquement, le choix des signes + et - pour les charges électriques n'a pas été heureux: il a été fait au hasard, à une époque où on ne savait pas bien ce qui se passait et les électrons ont hérité du signe négatif. On aurait pu faire aussi bien le choix inverse, et les choses auraient été plus simples à expliquer.
Revenons à la question:
Le sens positif pour le courant correspond à des charges positives qui se déplaceraient de la borne + vers la borne -, mais manque de chance, dans la réalité, ce sont des électrons qui vont de la borne - à la borne +
Les électrons ont donc des charges négatives, et se déplacent dans le sens contraire à celui du courant. Mais le "sens du courant" correspond uniquement à une convention qui permet de faire des calculs simples utilisant l'algèbre, et on ne doit pas changer la convention d'un jour à l'autre. On continuera donc à dire que le courant est dans un sens, quand les électrons vont dans l'autre.

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Les piles électriques
27/02/1999 Question de Virginie Melguizo, enseignante en cycle 3 à l'école  St-Louis-de-Gonzague (66) melguizo_virginie@yahoo.com
Pourquoi dit-on une pile électrique, alors que sur les emballages, il est inscrit "pile saline"?
Peut-on considérer que c'est de l'électricité comme celle que l'on trouve lorsque l'on branche un appareil fonctionnant à l'électricité?

10/03/1999 Réponse de Michel Rosso
" les piles salines, alcalines, au mercure, au lithium... sont toutes des piles électriques, c'est à dire qu'elles fournissent de l'électricité.
Plus précisément le principe de fonctionnement d'une pile est de transformer une énergie chimique en énergie électrique. Selon le type de transformation chimique mise en jeu, et donc des composants de la pile, on aura une pile saline (qui contient un électrolyte "salin", à base de chlorure), une pile alcaline (qui contient un électrolyte "alcalin"), ou une pile au lithium (avec une électrode au lithium), etc...

L'électricité produite par une pile procède du même phénomène physique que celle dont on dispose sur les prises électriques d'un appartement (circulation d'électrons dans un conducteur en général métallique), mais n'a pas les mêmes caractéristiques. En particulier: - les piles fournissent du courant "continu" (les électrons circulent toujours dans le même sens dans le circuit électrique, de la borne négative à la borne positive de la pile), alors que l'EDF nous fournit un courant "alternatif" (le sens de circulation des électrons alterne -il n'y a pas de borne positive ou négative sur une prise- avec une fréquence de 50 alternances par seconde).
- la tension d'une pile ordinaire est faible: 1,5 ou 4,5 Volts, alors que la tension disponible sur une prise de courant est plus élevée: 220 Volts."

11/03/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
En ce qui concerne la "pile électrique", cette expression a été introduite à la suite des travaux de Volta en 1800. Ce physicien italien a constitué un empilement (d'où le nom !) de disques alternativement de cuivre et de zinc séparés par des rondelles de feutre humidifiés par une solution saline (c'est-à-dire un sel chimique en solution acqueuse).
Ce dispositif lui a permis d'obtenir une tension électrique, due au contact entre deux métaux différents.
Primitivement qualifiée d'"organe électrique artificiel", par analogie avec celui du poison torpille électrique , ce dispositif a été ensuite dénommé "pile électrique", puis communément "pile".
Du point de vue technologique, plusieurs modes de fabrication existent. Il s'agit toujours, de façon générale, d'objets dénommés "piles"
Une caractéristique des piles est que les réactions chimiques qui interviennent sont irréversibles. Une pile s'use si l'on s'en sert et peut même s'user quand on ne s'en sert pas...
Dans le commerce, on vend des "piles rechargeables". Cette expression est à rejeter. Il s'agit en fait d'accumulateurs électriques, comme on en trouve dans les téléphones portables ou les baladeurs, par exemple. Une pile ne se recharge pas, un accumulateur, si. Les automobilistes le savent bien !

Dans la vie courante, le contact entre deux métaux conduit, par effet de pile électrique, à une oxydation. Voir,par exemple un contact entre un tuyau de cuivre et de fer, un récipient en aluminium et un morceau de cuivre. Voir l'aspect des radiateurs de chauffage central au niveau de la jonction avec les tuyaux d'eau.

L'unité de tension électrique dans le système international, le "volt", dérive bien entendu de Volta. C'est la raison pour laquelle le symbole de l'unité volt est V avec une majuscule parce que dérive d'un nom propre.
De même l'unité d'intensité de courant électrique est l'ampère et son symbole est A (majuscule, en l'honneur du physicien français Louis-Marie Ampère).

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L'eau conduit l'électricité ?
10/03/1999 Question de M. Bergeret, enseignant de cycle 2, odepat@club-internet.fr
Je souhaite montrer que l'eau conduit l'électricité faisant un montage en série: pile 4,5v, ampoule 3,5v et un verre d'eau.
Cela ne marche pas, même avec 2 pile 4,5 V en série et de l'eau salée. Existe-t-il un moyen simple de démonstration?

11/03/1999 Réponse de Jean Matricon
La manip marche, mais en prenant quelques précautions : en effet, l'eau, même salée, n'est qu'un médiocre conducteur, c'est-à-dire que sa résistivité est très grande comparée à celle d'un métal quelconque. Pour ne pas introduire une trop grande résistance, il faut faire en sorte que le "conducteur-eau" soit à la fois court et de large section. Je viens de faire la manip, en employant un récipient en métal (un moule à soufflé) comme première électrode et comme seconde électrode un couvercle de boîte de conserve. Dans ces conditions, et en mettant 2cm de hauteur d'eau salée (50g/litre), je n'ai aucun problème pour allumer une ampoule de 2,5V avec une tension de 3V. Avec de l'eau du robinet, je n'allume l'ampoule qu'en appliquant une tension de 12V. Avec de l'eau pure (distillée ou eau minérale très peu minéralisée), je suis convaincu qu'on n'allume rien.
Cette manip a l'avantage de montrer l'énorme variation de conductivité entre différents conducteurs, ainsi que l'importance de la forme du conducteur sur sa résistance.

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La vitesse des électrons
14/03/1999 Question de Pascal Sierzputowski, enseignant de cycle 3 à l'école Mousserolles Bayonne (Pyrénées-Atlantiques) Sierzputowski@wanadoo.fr
Bonjour
J'ai trouvé dans vos "autres horizons" un site qui affirme que l'électron se déplace à 60cm/heure et que c'est l'énergie qui va très vite.
Dans la classe, cette nouvelle en a désorienté plus d'un et moi le premier.
Mais là où je m'inquiète, c'est quand un prof de physique rencontré hier soir m'affirme que l'électron va au moins à la vitesse de la lumière. Il ne croit pas du tout au 60cm/h.
Pourriez-vous m'apporter votre lumière personnelle sur la question, à la vitesse que vous voudrez ?
Merci et à bientôt.

15/03/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
Vitesse des électrons.

1) Si la question concerne la vitesse de déplacement des électrons dans un conducteur, par exemple les fils électriques d'un appareil domestique, effectivement la vitesse des électrons est très faible. Pour des intensités de courant électrique rencontrées dans la vie quotidienne, cette vitesse est bien de l'ordre de grandeur indiquée par notre correspondant : de l'ordre d'une fraction de millimètre par seconde. Il ne s'agit que d'un ordre de grandeur.

2) S'il s'agit de la vitesse des électrons dans un accélérateur de particules, l'ordre de grandeur est alors tout autre. Mais dans ce cas,  les électrons se déplacent dans un vide très poussé et leur célérité est voisine de celle de la lumière, environ 300 000 kilomètres par seconde. Ces accélérateurs de particules appartiennent au domaine des laboratoires de recherche ou dans l'industrie ou dans certains hôpitaux qui soignent des tumeurs.
Cette vitesse des électrons reste inférieure à celle de la lumière.

15/03/1999 Question de Pascal Sierzputowski, enseignant de cycle 3 à l'école Mousserolles Bayonne (Pyrénées-Atlantiques) Sierzputowski@wanadoo.fr
La réponse me satisfait mais comment faire comprendre aux enfants que les ampoules s'allument si vite alors que l'électron va si lentement?

15/03/1999  Il faut bien voir qu'il s'agit d'un phénomène de proche en proche.
Une analogie hydraulique est susceptible de faire comprendre à des enfants. Cette analogie a son intérêt et ses limites. On considère un long tuyau d'arrosage rempli d'eau. Si on "ouvre" le robinet l'eau va s'écouler presque au même instant à l'autre extrémité du tuyau. Ce ne sont pourtant pas les gouttes qui sortent du robinet qui s'écoulent à l'extrémité libre. Ces gouttes sortiront plus tard du tuyau.
Voilà une première réponse, je répondrai plus longuement si besoin est.

15/03/1999 Pascal Sierzputowski, enseignant de cycle 3 à l'école Mousserolles Bayonne (Pyrénées-Atlantiques) Sierzputowski@wanadoo.fr
La comparaison avec le tuyau d'arrosage est tout à fait parlante.
Merci et longue vie à votre service.

17/03/1999 Pierre-Bernard Fontes,
Voir aussi les limites de cette comparaison ! Par exemple, la
caractéristique d'un tuyau d'arrosage est que le circuit n'est pas fermé
si on veut vraiment arroser son jardin.. D'autres comparaisons existent : dominos, cartes à jouer,....

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Le rôle du gaz contenu dans une ampoule électrique.
18/03/1999 question de Fabienne Hatt, enseignante de cycle 3 à l'école Clémenceau dans l'Isère, fabienne.hatt@mail.grenoble.iufm.fr

Je voudrais savoir comment mettre en évidence le rôle du gaz contenu dans une ampoule électrique ordinaire. J'aimerais une réponse sur 2 niveaux ;
- pour des élèves de cycle 3, avec une expérience possible en classe
- une explication physique (émission, gaz rare, pression) pour moi

21/03/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
Actuellement, une ampoule électrique "ordinaire", c'est-à-dire à incandescence, comprend un filament métallique à point de fusion élevé (tungstène par exemple) parcouru par un courant électrique dont l'intensité est suffisante pour le porter à haute température. Par émission dite thermique, il émet un flux lumineux visible par l'œil. Ce type d'émission est général pour tout corps susceptible d'être chauffé à haute température. La "couleur" obtenue est fonction de la température :
rouge sombre, puis rouge vif, puis blanc. Voir l'expression "chauffé à blanc". Le Soleil est une source lumineuse blanche, sa surface est à une température d'environ 6 000 °C.
Si le filament d'une ampoule était en présence de dioxygène, dans l'air par exemple, il s'oxyderait très rapidement et il n'émettrait de flux lumineux que pendant très peu de temps.
Solution : mettre le filament sous une pression très réduite ou utiliser un gaz "inerte" qui n'oxyde pas le métal du filament.
Expérience qui peut être réalisée pour montrer l'oxydation d'un métal chauffé dans l'air.
Prendre de la paille de fer du commerce utilisée pour polir les meubles, la plus fine possible.
Appliquer les électrodes d'une pile électrique plate 4,5 V en deux points distincts d'un petit écheveau de paille de fer. Au bout de quelques secondes, les filaments de fer parcourus par un courant électrique chauffent, émettent de la lumière pendant un petit moment et se rompent. Ils sont oxydés.
Remarque : insister sur le fait que si le fer a été oxydé, la pile a elle aussi été maltraitée. Elle est pratiquement court-circuitée et donc traversée par une intensité de courant importante. Bien entendu, cette expérience ne doit être réalisée qu'avec une pile et par un adulte.

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Pourquoi la mine de crayon conduit l'électricité
31/03/1999Question de Claire Mauffret, enseignante cycle3, école M.Doret (92), CETT.mauffret@wanadoo.fr
En classe après avoir fait un petit montage avec une pile, une ampoule et des fils électriques ( le tout maintenu par une douille et des domino) les élèves ont testé plusieurs matériaux, pour voir ceux qui étaient conducteurs ou pas.
Ils ont constaté que la mine de crayon était conductrice d'électricité or ce n'est pas un métal comme les autres objets testés; comment cela se fait-il?

01/04/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes.
"On peut constater qu'une mine de crayon à papier est bonne conductrice de l'électricité. La distinction entre un isolant et un conducteur électrique est un peu artificielle. La valeur de la conductivité électrique caractérise cette qualité. Sur quel critère se fonder afin de distinguer un très mauvais conducteur d'un très mauvais isolant ?
Les métaux ou les alliages métalliques sont généralement de bons conducteurs électriques, mais pas exactement de la même qualité : le cuivre est meilleur que le fer ou le plomb à cet égard.
Bien souvent la mine d'un crayon noir à papier est en graphite qui est une variété de carbone et possède une structure microscopique particulière qui permet une bonne mobilité de porteurs de charges, les électrons. Cette structure explique, aussi, les qualités de lubrifiant du graphite.
Le diamant est une autre variété de carbone qui n'a pas ces qualités, mais il en a d'autres...
La propriété du graphite d'être un bon conducteur de l'électricité est utilisée, dans des moteurs par exemple ou d'autres machines tournantes, pour obtenir une continuité électrique entre des pièces mobiles : ce sont "les charbons" d'un moteur ou d'un alternateur. La qualité de lubrifiant est aussi intéressante dans le bon fonctionnement de ce contact électrique tournant.

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Qu'est-ce qui attire l'aiguille de la boussole vers le pôle nord magnétique
26/04/1999
Question de Catherine Chaubrun, enseignante de cycle 3 à l'école Jean Jaurès dans l'Essonne
Nous allons travailler sur la boussole, par rapport à la navigation puisque nous partons en classe de mer. Je me pose une question personnellement en préparant l'activité. Qu'est-ce qui attire l'aiguille vers le pole nord magnétique. Est-ce une masse de minerai, est-ce une polarité due à la gravitation ? A l'équateur magnétique l'aiguille est-elle à l'horizontale ? Que se passe-t-il dans l'hémisphère sud ?
Je ne trouve pas les réponses dans mes livres."

06/05/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes :
Certains dispositifs peuvent créer dans leur voisinage un champ magnétique. Par exemple, une bobine conductrice parcourue par un courant électrique, un électro-aimant, un aimant permanent droit ou un aimant permanent en fer à cheval, …
Un champ magnétique est une grandeur physique caractérisée par une direction, un sens et une intensité En général, ces caractéristiques varient d'un point à un autre de l'espace.
L'origine du magnétisme terrestre n'est pas parfaitement connu, mais on sait qu'il est dû, pour partie, au noyau en fusion situé au voisinage du centre de la Terre.
On peut se contenter de considérer que, du point de vue magnétique, la Terre est assimilable à un aimant droit placé dans sa partie centrale. L'axe de cet aimant rencontre la surface terrestre aux pôles magnétiques nord et sud. L'axe de rotation de la Terre sud-nord ne coïncide pas avec l'axe des pôles magnétiques. L'angle entre ces deux axes varie dans le temps. La question est donc assez compliquée.
Les minerais magnétiques n'interviennent donc pas, tout au plus sont ils à l'origine de variations locales ("anomalies magnétiques").
La gravitation n'intervient pas non plus.
La boussole est constituée d'une petite aiguille métallique aimantée sensible à un champ magnétique quelconque, et, donc, au champ magnétique terrestre. Soumise au seul champ magnétique terrestre (ce qui suppose qu'il n'y ait pas d'autre aimant à proximité), l'aiguille s'oriente, si elle est libre de le faire, dans la direction du champ magnétique au point considéré.
Pratiquement, les cartes (voir celles de l'institut géographique national) indiquent la valeur de l'angle entre la direction du nord géographique et celle du nord magnétique (déclinaison), en un endroit donné, à la date de confection de la carte, et comment il est susceptible de varier en une année. Les géomètres appellent une boussole un déclinatoire.
La plupart des boussoles du commerce se présentent sous forme d'une boite cylindrique plate dans laquelle une aiguille aimantée peut tourner autour d'un pivot. L'aiguille ne peut donc pas occuper n'importe quelle direction dans l'espace. Si la boussole est placée sur un support horizontal, l'aiguille ne peut que tourner dans ce plan horizontal.
À défaut de donner la direction du champ, elle ne donne donc que la direction de sa composante horizontale. En tout point de la surface du globe, l'aiguille d'une telle boussole est horizontale, que ce soit en France ou dans un pays équatorial.
Dans l'hémisphère sud, la boussole indique aussi le nord. Que pourrait-elle donc faire d'autre ?
Mais si on utilise une aiguille susceptible de prendre n'importe quelle direction dans l'espace, on constate que l'aiguille est très inclinée sur l'horizontale dans les régions polaires et très peu inclinée dans les régions proches de l'équateur (qui est une notion géographique et non pas magnétique). L'angle que fait une telle aiguille avec le plan horizontal local est l'inclinaison. Pour faire de la navigation, il n'est pas utile de le connaître.
Ce que l'on veut, c'est simplement connaître la déclinaison et ne pas perdre le nord.

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Le gaz qui s'échappe de la solution d'eau salée
02/06/1999  Question de Pascale Bourgeois, enseignante de cycle 3 à l'école Léon Grimault de Rennes (35) leongrim@club-internet.fr
Le compte rendu ci-dessous et les questions ont été écrites par les élèves pour être mises sur le site Internet de l'école que vous pouvez également aller voir car vous y trouverez une photo en complément du texte.
"On voulait voir si l'électricité fonctionnait avec de l'eau pure ou l'eau salée. Nous avons mis dans un bol de l'eau salée puis, de l'eau non salée. Dans chaque bol nous avons mis un fil de cuivre et un fil pince de crocodile relié à une pile.
On a vu que du gaz sortait du fil relié au pole -. Comme on a vu le gaz sortir du fil on a pris un tube à essai rempli d'eau pour garder le gaz.
Nous aimerions savoir d'où vient le gaz qui se dégage?
Quelle est cette sorte de gaz?
Pourquoi y a-t-il toutes ces couleurs?(bleue, verte, marron)" extrait de notre site Internet : http://www.freinet.org/creactif/grimault/lien extérieur
Complément d'information  du 02/07/99 : dans les trois expériences le deuxième fil est en fer avec une protection plastifiée.
La couche de couleur argentée de la pince crocodile, s'est arrachée. La couleur du fil de cuivre qui était marron est plus claire et un peu de cuivre s'est enlevé et pour l'autre fil qui était en fer( ?), le morceau qui dépassait de la gaine a disparu.
Au début de l'expérience l'eau se colorait en jaune orangé et à la fin on voyait un dépôt vert turquoise ou marron.
Dans l'eau non salée, il y a eu beaucoup moins de gaz et moins de dépôt au fond du bol.

09/06/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
L'eau pure est en effet très peu conductrice. Cependant elle contient en faible quantité des ions chargés positivement et négativement en concentration égale (globalement, l'eau est électriquement neutre).
Dans un circuit électrique comportant une pile et un récipient contenant de l'eau pure dans laquelle plongent deux électrodes, on peut obtenir un faible courant électrique.
Si on ajoute dans l'eau pure du sel de cuisine (le sel de la ménagère, un sel pour le chimiste), l'eau est alors beaucoup plus conductrice parce que ce sel se met sous forme d'ions positifs et négatifs. la solution devient alors susceptible de conduire bien plus facilement le courant électrique. Avec le même type de circuit, l'intensité du courant électrique est alors bien plus forte si l'eau est salée que si l'eau est pure.
Des réactions chimiques compliquées se produisent au niveau des électrodes. Mais leur bilan est simple : des molécules d'eau se dissocient et on obtient des gaz, qui ne sortent pas des fils, mais qui proviennent de la solution saline et qui se dégagent au niveau de chaque électrode.
Ces gaz sont du dioxygène et du dihydrogène pour le chimiste (dans le langage courant on dirait de façon incorrecte de l'oxygène et de l'hydrogène). On dit qu'on a réalisé une électrolyse.
Les couleurs que l'on observe sont dues, elles aussi à des réactions chimiques, oxydations en particulier, et au fait que les électrodes sont en cuivre dont les sels sont souvent colorés. Par exemple, on traite les végétaux avec du sulfate de cuivre (la bouillie bordelaise) qui donne une curieuse couleur bleu-vert aux pieds et aux feuilles de vigne ou aux arbres.

13/07/1999 Réponse de Michel Rosso
Je vais tenter de vous donner quelques précisions en complément de la réponse que vous a déjà faite Pierre-Bernard Fontes.
- le gaz qui se dépose du côté relié au pôle - est bien de l'hydrogène (ou plus précisément du "dihydrogène"; attention, en présence d'une flamme ou d'une étincelle, un mélange d'hydrogène et d'oxygène peut exploser!).
- Vous obtenez plus de gaz et plus de dépôt dans l'eau salée que dans l'eau "pure" car l'eau salée conduit mieux l'électricité que l'eau du robinet. Le courant qui passe dans votre circuit électrique est donc plus grand pour l'eau salée, et les réactions chimiques (transformations de produits en d'autres produits) sont plus importantes.
- Votre expérience est effectivement un peu compliquée, du fait des matériaux et produits différents que vous avez utilisés: fil de cuivre, fil de fer ou autre, pince crocodile si celle-ci était plongée dans l'eau, impuretés de l'eau du robinet, et sel. C'est pour cette raison que vous obtenez différents produits: gaz, dépôts colorés divers.
Vous pouvez réaliser une expérience plus simple en utilisant deux fils de cuivre, de l'eau pure (eau "distillée") dans laquelle vous dissoudrez un peu de sel de cuivre, comme le sulfate de cuivre que mentionne Pierre-Bernard Fontes.
Le passage du courant dans votre récipient aura alors pour seule conséquence de dissoudre le cuivre du côté relié au pôle + et de le redéposer du côté relié au pôle -.

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Produire du dioxygène par électrolyse
08/10/199 Question d'Eric APFFEL, enseignant de cycle 3 à l'école d'Ouanne (89) eric.apffel@wanadoo.fr
J'ai tenté une électrolyse dans la classe et j'ai obtenu ce qui est décrit dans la question déjà posée. Suivant la nature des électrodes, des dépôts de toutes les couleurs. mais il y a une chose que je n'ai jamais eu : de l'oxygène (dioxygène). J'ai même essayé avec des électrodes en inox, mais rien à faire...
Pourtant, dans le passé, j'avais déjà réussi. Comment faire ?
Avec des électrodes bricolé avec des boulons quelconque, j'ai obtenu deux précipités différents au cours de la même opération : un couleur rouille, qui doit bien en être et un couleur vert très foncé. Sait-on ce que c'est et y a-t-il des expériences intéressantes à faire avec qui puisse questionner les élèves ou leur permettre d'établir des hypothèses sur la nature de ces corps ?

22/10/1999 Réponse de Pierre Fontes :
Avec une solution de chlorure de sodium ("sel de cuisine") et des électrodes de nature quelconque, les réactions chimiques au niveau de la partie des électrodes qui trempe dans la solution sont très complexes, ainsi que cela a été évoqué dans une des questions-réponses posées précédemment.

oeil.gif (620 octets)Du côté du pole négatif de la pile (l'électrode la plus longue d'une pile plate 4,5 volts), apparaît certainement un dégagement gazeux constitué de fines bulles de dihydrogène qui s'échappent de façon continue.
oeil.gif (620 octets)Du côté du pole positif de la pile, c'est beaucoup plus compliqué et la nature des électrodes intervient, entre autres.

En supposant que les boulons utilisés par le correspondant sont en fer ou en alliage contenant du fer, les précipités obtenus au voisinage du pole positif résultent de réactions secondaires qui conduisent à des composés dans lequel le fer est oxydé et hydraté. Ces hydrates de fer sont peu solubles et ont des couleurs qui vont du marron au vert qui ne sont pas très attrayantes. La solution prend assez rapidement un aspect trouble peu engageant au niveau du pole positif, puis dans l'ensemble de la solution par diffusion. Si du gaz se dégage sur cette électrode, c'est plutôt du dichlore, dont une partie réagit avec la solution aqueuse et produit un peu d'eau de Javel qui peut se reconnaître à son odeur. En mettant l'air légèrement en mouvement au-dessus de la solution, et avec un odorat convenable, il est possible de la sentir.
Quand un chimiste réalise une électrolyse avec une solution électrolytique donnée, il choisit les électrodes selon l'expérience qu'il souhaite étudier, qualitativement ou quantitativement.
Ainsi que cela a déjà été signalé, l'électrolyse d'une solution de sulfate de cuivre avec des électrodes en cuivre a pour bilan le passage de cuivre d'une électrode à l'autre. C'est d'ailleurs une méthode utilisable pour obtenir un métal purifié de ses impuretés ou pour déposer une couche de métal pur sur un support.
Si on veut vraiment avoir pour bilan de l'électrolyse la décomposition de l'eau en ses constituants sous forme gazeuse, dioxygène et dihydrogène, il faut avoir recours, par exemple à une solution dilué d'acide sulfurique (surtout pas d'acide chlorhydrique) et utiliser des électrodes chimiquement inertes (platine). Cette expérience présente un danger potentiel par la manipulation d'un produit chimique agressif et n'a probablement pas sa place à l'école. Là encore, le bilan est simple, les étapes qui y conduisent ne le sont peut être pas.
La question posée montre bien que des phénomènes très complexes peuvent apparaître avec un montage expérimental particulièrement simple : une pile, deux morceaux de fils métalliques et une solution saline.

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Est-il dangereux de se baigner dans l'eau de mer pendant l'orage ?
15/10/1999 Question de A.Marie JEAULT et de la classe de CM1 d'un Centre Médical Infantile dans le Puy-de-Dôme (63) ecolais.cmi63@wanadoo.fr
Nous travaillons actuellement sur les conducteurs et les isolants .Nous avons démontré que l'eau conduit l'électricité nous nous posons quelques questions: - Est-il dangereux de se baigner dans l'eau de mer lorsqu'il y a un orage ? Nous avons montré aussi que l'eau fortement salée était très conductrice puisque notre ampoule s'est alumée avec notre pile de 4,5 Volts . On sait que la mer Caspienne est fortement salée donc pourquoi la foudre ne tue pas tous les poissons lors d'un orage ? Les élèves du CMI.

25/10/1999 Réponse de Pierre Fontes
L'eau conduit un peu l'électricité et l'eau salée est effectivement beaucoup plus conductrice, des centaines de fois plus.
Il est toujours dangereux d'être à l'extérieur par temps d'orage, que ce soit sur mer ou sur terre. Le danger est plus ou moins grand, mais il existe. Il ne faut pas oublier que la Terre est, aussi, un bon conducteur électrique. Les installations électriques des maisons ont une liaison avec la Terre appelée prise de terre ou terre. Elle doit être reliée à la borne mâle d'une prise de courant pour que la sécurité soit assurée.
Les paratonnerres ont pour objet d'attirer la foudre et de la conduire vers la terre sans causer de dégâts.
Les marins connaissent bien les lueurs qui apparaissent au sommet des mâts des navires par temps d'orage et qu'on appelle les feux de St Elme.
De leur côté, les alpinistes appellent de façon imagée le grésillement qui provient de leur piolet métallique par temps orageux des abeilles.
Ce n'est pas une bonne idée de s'abriter par temps d'orage sous un arbre. Il est également dangereux d'utiliser une ligne téléphonique quand le tonnerre gronde.
Si la foudre tombe en un point quelconque du globe terrestre, elle peut faire des dégâts aux êtres vivants ou aux maisons. Les poissons qui se trouvent à l'endroit où l'éclair frappe la mer peuvent être foudroyés. Il en est de même des chevaux ou des moutons qui sont dans les montagnes. Mais heureusement, tous les poissons ne meurent pas, ni tous les chevaux.

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Une pièce d'aluminium est-elle forcément conductrice ?
19/11/1999 Question  deThierry Hazard, enseignant de cycle 3 à l’école P. Lebesgue B à Compiègne (60) hazardt@infonie.fr
1ère question :
Au cours d'une séquence sur les conducteurs et les isolants, mes élèves et moi-même nous sommes aperçus que le papier d'aluminium était conducteur alors que des pièces d'aluminium (trouvées sur des tringles à rideaux) ne l'étaient pas. Pourquoi cette différence ? (qui a d'ailleurs été bien utile pour que les élèves prennent conscience que le meilleur moyen de savoir si un matériau est conducteur, c'est de le tester)
2ème question :
Peut-on caractériser les matériaux conducteurs autrement que par leur propriétés électriques ?

22/11/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes :
Le papier métallique d'usage ménager est un bon conducteur de l'électricité, il s'agit en effet d'aluminium pratiquement pur. Ce métal peut-être obtenu industriellement avec très peu d'impuretés.
La grandeur qui caractérise l'aptitude d'un matériau à conduire l'électricité s'appelle la résistivité électrique. Plus elle est faible, meilleur est le conducteur.
Les valeurs de cette résistivité sont bien connues pour les matériaux qui présentent un intérêt dans le domaine électrique, les métaux, par exemple. Ces valeurs sont données à la température de 20 °C, parce que la résistivité électrique dépend de la température.
Si on souhaite comparer le caractère conducteur de différents matériaux, c'est-à-dire leur résistivité électrique, il est nécessaire de considérer des objets de même forme, un cylindre, par exemple. Ainsi, on ne fait varier qu'un seul paramètre à la fois : la nature du matériau étudié.
Ce qu'un montage simple permet de comparer, c'est la résistance électrique de différents conducteurs. Cette résistance dépend non seulement du métal ou de l'alliage qui constitue l'objet (par l'intermédiaire de sa résistivité électrique), mais aussi de ses dimensions : par exemple la longueur et la section du cylindre.
Comparer deux échantillons de nature et de forme différentes permet de comparer les valeurs respectives de leur résistance, mais pas de leur résistivité électrique.
Ainsi, l'argent est meilleur conducteur électrique que l'aluminium, mais un fil d'argent de longueur et de section données a une résistance plus grande qu'un fil d'aluminium de même section mais deux fois plus court.
Par ailleurs, la composition des pièces métalliques provenant de tringles à rideaux n'est pas déterminée. À supposer qu'il s'agisse aussi de pièces en aluminium, leurs caractéristiques géométriques sont certainement différentes de l'échantillon de papier aluminium qui a été utilisé. Si, de plus, les pièces en question sont recouvertes de peintures ou de vernis, ces couches sont mauvaises conductrices de l'électricité et même placées sur un très bon conducteur, l'ensemble peut très bien être mauvais conducteur électrique.

24/11/1999 Question  deThierry Hazard, enseignant de cycle 3 à l’école P. Lebesgue B à Compiègne (60) hazardt@infonie.fr
Merci pour tous les éléments de réponse qui m'ont permis de clarifier les notions de conducteurs, isolants, résistance. Cependant j'explicite la deuxième question :
Peut-on "deviner" pour certains éléments s'ils sont conducteurs ou non ? En d'autres termes : il me semble que les enfants pensent que les métaux (qu'ils nomment encore "le fer") sont conducteurs et que le reste ne l'est pas. Dans le cas contraire, existe-t-il une expérience (avec montage électrique simple) qui viendrait briser ces représentations ?

02/12/1999 Réponse de Pierre-Bernard Fontes :
Pour reprendre les termes de la question, on ne "devine" pas si un corps est ou non conducteur. Il est possible de déterminer sa qualité de conducteur électrique par l'expérience. Et si on connaît la nature exacte du corps utilisé, rien n'interdit de se reporter aux expériences faites par d'autres...
Si on est sûr d'avoir affaire à des éléments métalliques, on peut affirmer que ce sont, de façon générale de très bons conducteurs électriques. Certains sont meilleurs que d'autres, mais tous sont très bons. À toute petite échelle, complètement inaccessible à nos sens, existent des particules chargées susceptibles de se déplacer dans le réseau microscopique de ces métaux. Elles sont responsables de leur conductivité électrique. Il en est de même de nombreux alliages métalliques qui sont aussi de bons, voire de très bons conducteurs électriques.
Si on considère d'autres éléments également sous forme solide et qui ne sont pas des métaux, la situation est variée. Le carbone, sous forme de graphite, est un bon conducteur. Le carbone dit amorphe (le noir de fumée, par exemple) l'est beaucoup moins. Le diamant, autre variété de carbone est peu conducteur, mais il a d'autre qualités...
Si on a affaire à un bon isolant électrique, c'est parce que les mêmes particules chargées ont une aptitude beaucoup plus réduite à se déplacer dans leur réseau. Cela ne se devine pas.
Il peut être utile de rappeler que la distinction entre conducteur électrique et non conducteur est assez artificielle, il vaut mieux considérer de bons et de mauvais conducteurs ou de bons et de mauvais isolants. Dans la pratique, il y a continuité entre un mauvais conducteur et un mauvais isolant.

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Pourquoi le vibreur résonne alors que l'ampoule ne s'éclaire pas ?
15/11/1999 Question de Luc Richard, enseignant de cycle 3 à l’école de l’arbalète richardluc@minitel.net
Un enfant s'est aperçu que dans un circuit électrique composé ainsi :pile / fil / vibreur / fil /ampoule /fil /retour à la pile, l'ampoule n'éclairait pas mais le vibreur résonnait . Comment interpréter cette observation ?

25/11/1999 Réponse de Michel Rosso :
Schématiquement, la réponse est que, compte tenu des caractéristiques de la pile et des deux autres éléments composant le circuit (ampoule et vibreur), le courant qui traverse ce circuit est insuffisant pour éclairer la pile, mais suffit pour faire marcher le vibreur.
De façon plus précise: Le circuit électrique décrit dans cette question est un circuit simple composé d'un générateur électrique (la pile), et de deux éléments appelés "récepteurs", l'ampoule et le vibreur. Le générateur est caractérisé par une tension, qui s'exprime en volts (par exemple 4,5 volts pour une pile plate).
Les récepteurs sont caractérisés, pour simplifier, par leur "résistance" (voir la réponse de Pierre-Bernard Fontès à la question précédente). En fonction de cette résistance, le générateur va débiter dans le circuit un courant, dont l'intensité sera plus ou moins grande: plus la résistance du ou des récepteurs est faible, et plus l'intensité du courant est élevée.
Dans le circuit décrit dans la question, c'est le même courant qui traverse les deux récepteurs (ampoule et vibreur). D'autre part, les résistances de ces deux éléments s'ajoutent.
Pour qu'une ampoule s'allume, il faut que l'intensité du courant qui la traverse soit suffisamment élevée. Si, par exemple on met dans un circuit alimenté par une pile une ampoule de "ménage", l'intensité du courant ne sera pas suffisante pour l'éclairer. Si, au contraire, on met une ampoule de lampe de poche, alors cette ampoule s'éclairera.
Dans le montage décrit ici, il apparaît donc que le courant traversant l'ampoule n'est pas suffisant pour qu'elle s'éclaire. Il y a pourtant du courant qui la traverse puisque le vibreur marche (je rappelle que c'est le même courant qui traverse les deux éléments). Cela signifie que la résistance du vibreur est plus élevée que celle de l'ampoule, et que cette résistance limite l'intensité du courant à une valeur trop faible pour que l'ampoule s'éclaire.
Une autre façon d'expliquer ce phénomène, est de dire que la tension disponible aux bornes de la pile se répartit entre les deux récepteurs du circuit, proportionnellement à leur résistance. Si la résistance du vibreur est supérieure à celle de l'ampoule on va trouver une tension très faible aux bornes de l'ampoule, qui sera donc traversée par un courant de faible intensité, insuffisant pour l'éclairer.

27/11/1999 Question de Luc Richard, enseignant de cycle 3 à l’école de l’arbalète richardluc@minitel.net
Un grand merci pour cet éclaircissement qui met du sens la où les nôtres faisaient de la résistance .Dans un autre montage, une dizaine de lampes étaient connectées en série à une pile plate .Bien sûr, l’intensité lumineuse de chacune était très faible mais nous nous sommes aperçu qu'elle était nulle pour certaines lampes alors que d'autres donnaient une légère lumière orange , preuve que chaque lampe de par sa construction ou son usure a une résistance différente ?

29/11/1999 Réponse de Michel Rosso :
L'interprétation de l'expérience avec plusieurs ampoules est exacte. Les ampoules ont probablement des caractéristiques différentes. Ces caractéristiques sont en général inscrites sur l'ampoule elle-même, sous la forme d'une tension (par exemple 3,5 V) et d'un courant (par exemple 0,2 A). La résistance de la lampe peut se calculer facilement, c'est: résistance = tension / courant. C'est en principe celles dont la résistance est la plus faible qui ne s'allument pas.
Les unités sont :

oeil.gif (620 octets)pour les tensions des Volts (en abrégé V)
oeil.gif (620 octets)pour les courants des Ampères (en abrégé A)
oeil.gif (620 octets)pour les résistances des Ohms (en abrégé la lettre grecque oméga majuscule

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La tension aux bornes d'une pile dépend-elle de la masse des électrodes ?
18/01/2000 Question de Jean-Luc Le Roux, enseignant de cycle 3 à l’école des Marsaudies en Lioire-Atlantique jl.leroux.marsauderies@ecoles.mairie-nantes.fr
En plongeant dans un milieu ( électrolyte ) une lame de zinc et une lame de cuivre reliées entre elles à une diode d'1,5 volt, celle-ci s'allume ( expérience réalisée avec une classe de cm2 ). Pourquoi lorsqu'on augmente la masse de zinc et de cuivre l'intensité du courant n'augmente pas alors que pour une batterie de voiture plus on a d'éléments plus on a d'intensité.

Réponse de Pierre Fontes :
En mettant au contact d'un électrolyte deux lames de métaux différents, on peut effectivement réaliser une pile électrique. La tension aux bornes de cette pile dépend de la nature de ces métaux, pas de la masse des électrodes. Si les métaux sont identiques, la tension est nulle.
Les réactions chimiques mises en jeu sont irréversibles et la quantité de matière intervient sur la durée de fonctionnement de la pile. Une pile ne peut pas être rechargée.
Une "batterie de voiture" est un accumulateur électrique constitué d'éléments. La tension électrique aux bornes de chacun d'eux est la même : 2 V environ pour un élément au plomb convenablement chargé. Une batterie de 12 V est constituée de 6 éléments en série.
En effet, si plusieurs éléments de piles (ou batteries) identiques sont reliés en série, la tension aux bornes de l'ensemble est égale à autant de fois la tension électrique aux bornes d'une pile (ou batterie) qu'il y a d'éléments dans l'ensemble.
Dans l'expérience décrite par le correspondant, pour augmenter la tension, il faudrait mettre en série plusieurs éléments identiques. L'intensité du courant électrique dans le circuit augmenterait également si le reste du circuit est inchangé.
À la différence d'une pile, les réactions chimiques dans une batterie d'accumulateurs sont réversibles et une batterie peut donc être rechargée.
On trouve dans le commerce des indications du type "piles rechargeables". Cette indication est erronée et correspond en fait à des accumulateurs (donc rechargeables).
Une remarque : V est le symbole du volt, unité du système international (SI). Les unités sont des noms communs et commencent donc tous par une minuscule. Le symbole prend, ici, une majuscule, parce que le nom de l'unité dérive de celui d'une personne : Volta, physicien italien qui a inventé la pile électrique en 1800.

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Quel est le nom de la poudre noire contenue dans une pile ronde?
09/02/2000 Question de François Faure, enseignant en cycle 3 à l'école primaire de Ligueux (Dordogne), Ecole.Ligueux24.classe.cecm@wanadoo.fr
Question posée par Sarah et Romain
Quelle est le nom de la poudre noire contenue dans une pile ronde?
Peut-on la réutiliser en la mouillant avec de l'eau?

10/02/2000 Réponse de Michel Rosso : Pour répondre complètement à la question concernant les piles, il me faut savoir de quel type de pile il s'agit (c'est en principe marqué dessus).
D'autre part, les piles contiennent des produits chimiques (acides) corrosifs et dangereux pour la peau, les muqueuses... Il est donc fortement déconseillé de les ouvrir, à plus forte raison pour ou avec des enfants.

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Pourquoi le passage d'un aimant sur un écran minitel déforme-t-il l'image ?
23/02/2000 Nadine Dodu, enseignante de cycle 1 à l’école maternelle Gal Leclerc (78) hones@fen.fr
"Pourquoi le passage d'un aimant sur un écran minitel déforme-t-il l'image ? Peut-on le faire sans risque d'abîmer l'écran et donc faire l'expérience sur un téléviseur ?
D'avance merci de votre réponse qui s'adresse à la classe de grands de mon école."

24/02/2000 Réponse de Pierre-Bernard Fontes.
Sur un écran de Minitel, de micro-ordinateur ou d'un récepteur de télévision, l'image que l'on voit résulte de l'action d'un faisceau de particules chargées sur l'écran. Ces particules chargées sont des électrons. Un faisceau de particules chargées est sensible à la présence d'un aimant permanent.
    De façon réciproque, une petite aiguille aimantée est sensible au passage d'un courant électrique dans un conducteur placé au voisinage. C'est ce qui constitue l'expérience historique d'Oersted réalisée en 1820 et qui est une des expériences fondamentales de l'électromagnétisme.
    La déviation du faisceau de particules chargées dans un téléviseur est d'ailleurs réalisée à l'aide de bobines parcourues par des courants électriques. Ces bobines se comportent comme des aimants non permanents.
    L'essentiel de la déformation de l'image de Minitel par un aimant  cesse lorsqu'on retire l'aimant. Si on utilisait un aimant très puissant, il pourrait peut-être subsister une magnétisation résiduelle. Les écrans de micro-ordinateurs actuels sont munis de systèmes de "démagnétisation" destinés justement à supprimer la magnétisation résiduelle due à un impact prolongé du faisceau de particules chargées sur l'écran.

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Fonctionnement d’une radio et d’un téléphone portable
19/04/2000 question de Ludivine Paris, enseignante-stagiaire de cycle 3 à l’école Saint eustache la forêt en Seine-Maritime: parisludivine@yahoo.fr
Je suis professeur des écoles stagiaire et je vais travailler avec des élèves de CM2 sur le téléphone. 
Cependant, j'ai appris en regardant l'émission "C'est pas sorcier" sur ce sujet que les téléphones sans fil fonctionnaient avec des ondes radio.
Comme il y a de grandes chances que les élèves me posent des questions sur les portables, j'aimeraient avoir quelques informations sur leur fonctionnement.
De plus, comme je vais travailler en histoire sur la seconde guerre mondiale, je pourrais peut-être faire un parallèle avec les postes de radio si le fonctionnement de ces deux appareils présentent des similitudes.

21/04/2000 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
La question du correspondant est très vaste et fait appel à des notions physiques un peu compliquées et probablement délicates à exposer au niveau d’un CM2.
Les trois types de transmission : transmission par radio, par téléphone sans fil et par téléphone portable ont en commun de faire intervenir un émetteur, un récepteur et la propagation d’ondes électromagnétiques dans l’atmosphère. Ces ondes se propagent dans le vide (ou dans l’air) à la vitesse de la lumière. La lumière est, d’ailleurs, constituée d’ondes électromagnétiques.
Les longueurs d’ondes sont différentes dans les trois dispositifs de transmission considérés.
Les longueurs d’ondes utilisées en radio vont de quelques mètres à quelques kilomètres. Par exemple, la station France Inter grandes ondes (GO ou L) émet sur 1 829 mètres. En modulation de fréquence (FM), France Inter émet des ondes d’environ 3 mètres.
Le téléphone sans fil communique avec sa base par des ondes plus courtes.
Le téléphone portable utilise, actuellement deux longueurs d’onde : soit 30 cm, soit 15 cm environ. Les opérateurs de téléphonie mobile expriment plutôt ces grandeurs par les fréquences correspondantes : 900 MHz (mégahertz, ou million d’oscillations par seconde) ou bien 1 800 MHz. C’est ce qui apparaît sur les publicités et les documents de présentation de ces appareils : GSM 900 ou GSM 1 800. Les plus récents sont dits bi-bande, car ils peuvent utiliser ces deux normes.
Bien voir que les techniques de transmission peuvent être très différentes et assez complexes du point de vue technologique. Elles font intervenir la modulation d’amplitude, la modulation de fréquence, le codage numérique…

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Les danseurs électriques 
12/05/2000 Question Anne-Marie Chevallier, enseignante de cycle 3 à l’école Caumont L'éventé (14)
am.chevallier@infonie.fr 
J'ai réalisé une expérience "les danseurs électriques" en suivant une fiche technique trouvée dans une revue scientifique pour enfant dont j'ai oublié le nom.
Elle ne fonctionne pas et je ne sais pas pourquoi ?
Il faut 2 silhouettes en papier reliées par les bras et suspendues à un fil grâce à un trombone.
Au bout d'une des 2, mettre un trombone et y joindre un aimant.
Avec une bobine de fil électrique de 5 mètres enroulée et reliée aux 2 bornes d'une pile plate, placer les silhouettes au dessus de ce fil électrique et elles sont censées "danser". Et moi, j'observe un petit tournis parfois au début mais rien d'autre ?
Qu'est-ce qui ne va pas ?

 15/05/2000 Réponse de Pierre-Bernard Fontes
Je ne connais pas l'expérience telle que décrite. Un dessin de principe me
serait utile.
Il s'agit sans doute de montrer l'effet, sur un  aimant, du  champ magnétique
produit par un courant. L'orientation relative entre l'aimant et la bobine, leur distance et l'intensité du courant électrique ont  de l'importance.
Je vais essayer de faire la manipulation si j'en trouve le temps.
A supposer que ça marche, le correspondant aura du mal à donner une
interprétation simple à ses élèves. Je vois bien le côté ludique, moins bien l'utilisation pédagogique.

16/05/2000 réponse de Christophe Goupil 
L'expérience citée permet de percevoir implicitement (pour ce qui est du caractère explicite, il faut envisager la question avec des élèves beaucoup plus grands...) le lien qui existe entre électricité et magnétisme (que l'on trouve dans le terme électromagnétisme). 
Cette expérience devrait cependant être précédée de l'expérience qui consiste à prendre deux aimants (dont on aura peint les pôles Nord et Sud avec des couleurs différentes), et de mettre en évidence l'attraction de pôles de nature différentes et la répulsion entre pôles de même nature. 
Cette expérience très classique permettra aux élèves d'expérimenter les interactions présentes en magnétisme. Dans un second temps, on peut montrer aux élèves que l'on peut obtenir les mêmes effet en remplaçant le second aimant par une bobine alimentée. Dans ce cas,  on réalise directement l'expérience proposée puisque les bonhommes avec le trombone et l'aimant constituent le premier aimant, et la bobine remplace le second. Nous arrivons alors au point crucial, pourquoi ça ne marchait pas. En fait cela marchait (un peu) puisque vous avez observé une petite rotation puis plus rien. Dans ce cas vous avez expérimenté l'équivalent de l'interaction entre deux pôles de nature différente. Si maintenant vous changez les polarités des fils sur la pile vous expérimenterez la répulsion entre deux pôles identiques. Votre bobine (électroaimant) possède, elle aussi, un pôle Nord et un Sud, le choix des pôles est fait par le choix du sens de branchement. 
Si l'effet est trop faible, rapprochez les deux l'un de l'autre. 

Il est très utile de prendre une boussole pour: 
1)Vérifier que la bobine est bien branchée et qu'elle perturbe bien la boussole si on l'approche. 
2) Identifier avec certitude les pôles Nord ou Sud des aimants précités ou de la bobine branchée.
3) Élargir le sujet au magnétisme terrestre et ses conséquences (simples, le Nord et le Sud de la terre, ou complexe: les aurores boréales...). 
4) Fabriquer un ampèremètre de fortune (Mac Gaver!!!) (le temps me manque pour développer ce dernier point mais il est excessivement riche, si vous êtes intéressée je peux prendre un peu plus de temps pour ce point)  "

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