EXPÉRIENCE 02 / LA CONDUCTION ÉLECTRIQUE
Ça passe
ou ça bloque ?
Change le matériau.
Ferme le circuit. Observe.
Un laboratoire pour comprendre les conducteurs et les isolants.
Le banc d’essai
Circuit ouvertLes points sont des repères animés du courant, pas des électrons. Ils avancent à la même vitesse pour tous les conducteurs.
LA RÉSERVE
À chaque matériau son essai.
Glisse une carte entre les pinces,
ou clique dessus pour la placer.
13 matériaux à explorer · les réponses apparaissent après le test.
LES MOTS À RETENIR
Un chemin pour le courant.
Il laisse passer le courant. Dans ce montage, la lampe s’allume.
Il ne laisse pas passer de courant détectable dans ce montage. La lampe reste éteinte.
L’interrupteur doit être fermé et les contacts établis. Une lampe éteinte ne suffit pas à conclure si le circuit est ouvert ou si le matériau manque.
LE DÉFI / DU MEILLEUR AU MOINS BON CONDUCTEUR
À toi de faire le classement.
Teste les six métaux, puis range-les du plus conducteur au moins conducteur. Glisse les cartes, ou utilise les flèches. Leurs indices se révèlent après tes essais.
Avec ces échantillons courts et épais, les six métaux allument presque autant la lampe. Le classement s’appuie sur le comparateur, pas sur une différence de lumière inventée.
Commence par tester les six métaux dans le circuit.
Ils apparaîtront ici après tes essais.
Ce circuit ne permet pas de classer les isolants entre eux.MON CARNET
Je teste. Je conclus.
Aucun matériau testé pour le moment.
| Matériau | Lampe, circuit fermé | Conclusion | Comparateur Cuivre = 100 |
|---|
Pour l’enseignant · Modèle, valeurs et sources
Application inspirée de la fiche « La conduction électrique » fournie. Circuit en série, pile idéale de 4,5 V, lampe représentée par une résistance fixe de 15 Ω et échantillons de même longueur (10 cm) et même section (1 mm²). Les métaux sont évalués vers 20 °C : R = ρL/S, I = U/(15 + R). Ce modèle ne décrit pas l’échauffement réel du filament. Les contacts et fils sont idéaux. Les six métaux éclairent donc la lampe de façon pratiquement identique. L’éclat visible est volontairement identique ; l’animation des points n’indique pas la vitesse réelle des charges.
L’indice de conductivité est indépendant du circuit et vaut 100 × ρ(cuivre)/ρ(matériau), arrondi. Il ne s’agit ni d’une intensité ni d’un pourcentage de lumière. Les résultats de comparaison sont valables pour les échantillons retenus à mêmes conditions. Argent, cuivre, or, aluminium et fer utilisent des valeurs de référence ; l’acier est explicitement un inox 304H, les aciers variant avec leur composition.
Les sept isolants sont modélisés sans courant détectable à 4,5 V, à sec et dans les conditions de l’exercice. Aucune résistivité précise n’est attribuée au papier, carton, plastique, porcelaine ou bois : elle dépend beaucoup de la composition et de l’humidité. On ne classe pas les isolants entre eux. Le test ne prédit pas le comportement d’objets humides ou exposés à une haute tension.
Références : OpenStax · Resistance and Resistivity, tableau 20.1 (argent 1,59 ; cuivre 1,72 ; or 2,44 ; aluminium 2,65 ; fer 9,71, en 10⁻⁸ Ω·m) ; Outokumpu · Propriétés des aciers inoxydables et 📄 PDF · Fiche technique Therma, tableau 14 ↗ (304H : 0,71 Ω·mm²/m, soit 7,1 × 10⁻⁷ Ω·m).
Les élèves peuvent faire une prédiction facultative avant de fermer l’interrupteur. Changer ou retirer un matériau ouvre automatiquement l’interrupteur. La pause suspend les points animés, sans modifier l’état électrique du montage. Les découvertes ne sont conservées que pendant la séance ; imprimer le carnet pour les garder.