- enseignement Catholique

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HGT - SCG
Physique
UAA1
AUTEUR : Philippe Godts
Fiche d’expérience 10
Forces magnétiques
Objectifs d’apprentissage
Découvrir les propriétés des forces magnétiques et ce qui les distingue des forces électrostatiques.
Matériel suggéré

Aiguilles aimantées sur pivot, ou sur double-pivot ;

Aimant permanent ;

Objets ferreux (clefs, attaches-trombones…) ;

Tube de PVC ;

Morceaux de mouchoir en papier ;

Clous en acier (plus de 10 cm de long) ;

Fil à coudre, papier collant, punaises ;

Marteau ;

Bobine et noyau ;

Alimentation électrique.
Procédure
1. Présenter deux aiguilles aimantées sur pivot, ou mieux, sur double-pivot, en montrant que dans
nos régions, elles s’orientent spontanément dans la direction Nord-Sud géographique, ce qui
permet de nommer leurs pôles. Montrer ensuite que des pôles de noms contraires s’attirent,
tandis que des pôles de même nom se repoussent.
2. Montrer comment un aimant permanent est capable d’attirer les objets contenant du fer, mais
absolument pas des petits morceaux de mouchoir en papier, contrairement à un tube de PVC
frotté à un tissu.
3. Attacher deux clous l’un à l’autre par leurs têtes au moyen d’un papier collant, de manière à ce
qu’ils ne fassent plus qu’une longue tige. Vérifier l’absence de magnétisme en approchant une
aiguille aimantée sur pivot. Ensuite, frotter sur tout le long du clou plusieurs fois de suite et
chaque fois dans la même direction au moyen d’un des pôles de l’aimant permanent. Approcher
à nouveau l’aiguille sur pivot et constater la formation de deux pôles magnétiques aux deux
pointes des clous, mais pratiquement pas au niveau de leurs têtes. Ensuite, séparer les deux
clous et constater l’apparition de deux pôles de noms contraires au niveau de leurs têtes.
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4. Montrer qu’un conducteur enroulé autour d’un morceau de fer, et parcouru par un courant peut
transformer celui-ci en aimant non-permanent. Mettre en évidence l’énergie transférée par
l’électroaimant à des petits objets en fer en observant leur mise en mouvement quand on ferme le
circuit.
5. Observer comment un relai fonctionne comme un interrupteur commandé par un courant.
Notes pour le professeur
Le professeur sera particulièrement attentif à ce que les élèves perçoivent bien la différence entre le
magnétisme et l’électrostatique.
On pourra également montrer qu’il est impossible d’isoler un seul pôle magnétique sur un objet, alors
qu’un objet ne peut porter qu’une seule charge électrique (positive ou négative).
Enfin, on montrera comment des morceaux de fer, au préalable non-magnétisés, peuvent le devenir
de diverses manières, et en particulier lorsqu’un courant électrique tourne autour d’eux.
Pour aller plus loin
Après avoir repéré la direction du Nord géographique au moyen d’une aiguille aimantée, placer un
clou au préalable non-magnétisé dans la direction Sud-Nord, tout en l’inclinant d’un angle d’environ
45° par rapport à l’horizontale. Tout en maintenant le clou dans la même orientation, le frapper à
l’aide du marteau sur toute sa longueur. Le suspendre ensuite en son centre au moyen d’un fil à
coudre, de telle manière qu’il soit libre de choisir son orientation, loin de tout autre objet ferreux
(vérifier auparavant la présence à cet endroit du champ magnétique terrestre au moyen de l’aiguille
aimantée sur pivot). Observer l’orientation que prend le clou au bout de quelques heures.
Développements attendus principalement visés
Décrire le rôle du générateur, des récepteurs, des câbles de connexion et de l’interrupteur dans un
circuit (C3).
L’élève exprime les transformations d’énergie effectuées par le générateur (par exemple : alternateur,
cellule photovoltaïque, piézoélectrique, accumulateur), et par le récepteur (par exemple : résistor,
moteur électrique, lampe, accumulateur) tout en précisant les effets du courant. Il exprime en outre la
nécessité de relier le récepteur aux deux bornes du générateur et de fermer l’interrupteur pour obtenir
un courant
Réaliser une tâche qui implique un montage à l’aide de commutateurs et/ou de capteurs (T1).
Sur base d’un cahier des charges, l’élève conçoit un circuit (par exemple : un détecteur d’intrusion,
l’allumage automatique d’une lampe) nécessitant des commutateurs (interrupteur, relai électrique, …)
et/ou des capteurs (photorésistance, thermistance, …).
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