Comment faire des expériences avec des piles ou des aimants
Expérience simple avec des aimants
Étape 1
Donnez à chaque élève un aimant. Les aimants Alnico standard que vous pouvez obtenir dans les quincailleries fonctionneront bien.
Étape 2
Donnez à chaque élève différents matériaux pour effectuer des tests de magnétisme. Elle distribue également divers objets métalliques tels que des trombones, des écrous et des boulons, des nickels américains, des pièces de monnaie canadiennes, des sous, des vis en laiton et des feuilles d'aluminium. Essayez un minéral magnétique tel que la magnétite et au moins un minéral non magnétique tel que le quartz. Enfin, expérimentez avec des objets courants qui ne sont pas en métal mais en bois, en papier et en plastique.
Étape 3
Demandez aux élèves de prédire quels matériaux sont magnétiques. Ils doivent diviser un papier en deux colonnes et noter tous les matériaux qu’ils considèrent magnétiques dans une colonne et tous les matériaux qu’ils ne considèrent pas magnétiques dans l’autre.
Étape 4
Vérifiez le magnétisme des matériaux. Chaque élève doit diviser un autre papier en deux colonnes. Ensuite, vous devriez essayer de soulever chaque objet avec un aimant pour vérifier s’il est ferromagnétique (élément attiré par un aimant) ou non. Puis, leur demander d’enregistrer les résultats dans la colonne correspondante.
Étape 5
Demandez aux élèves de rédiger une hypothèse expliquant pourquoi certains matériaux sont magnétiques et d’autres pas. Par exemple, pourquoi les pièces de monnaie canadiennes ne sont-elles pas attirées par les imams et les Américains?
Étape 6
Discutez des théories proposées par les élèves, puis expliquez quels éléments sont magnétiques. Dites-leur que tous les matériaux classés comme ferromagnétiques possèdent une quantité substantielle de fer et de nickel, contrairement aux autres. Il explique que les pièces de monnaie canadiennes sont principalement constituées de nickel, tandis que les pièces de monnaie américaines sont en cuivre. Vous pouvez également mentionner que le cobalt est ferromagnétique.
Comment faire une boussole
Étape 1
Donnez à chaque élève un petit clou de fer, un aimant, un bol d’eau et un petit carré de cellophane épais.
Étape 2
Demandez aux élèves de magnétiser le clou en frottant le pôle nord de l'aimant d'une extrémité à l'autre dans la même direction 50 fois.
Étape 3
Ensuite, demandez aux élèves de plier le carré de cellophane en deux. Il ne devrait pas être complètement plié mais devrait être un V peu profond au milieu.
Étape 4
Demandez aux élèves de mettre les ongles dans l'eau. Ils doivent soutenir les clous dans la rainure en V du cellophane, puis placer celle-ci lentement dans l’eau. Le clou va flotter.
Étape 5
Observez ce qui se passe ensuite. Le clou était magnétisé et fonctionnera comme une boussole. Il tournera jusqu'à pointer vers les pôles magnétiques de la terre.
Étape 6
Demandez-leur de réfléchir à des explications sur ce qui s'est passé et de consacrer 5 à 10 minutes à débattre de différentes théories.
Étape 7
Expliquez l'expérience aux étudiants. Dites-leur que le frottement de l'aimant le long du clou entraîne l'alignement des molécules à l'intérieur de celui-ci dans la même direction, ce qui en fait un aimant faible. Lorsque le clou aimanté flotte dans l’eau, il s’aligne sur le champ magnétique terrestre. Expliquez que c'est ainsi que fonctionnent les compas.
Comment faire un électroaimant
Étape 1
Donnez à chaque élève deux morceaux de fil de cuivre, les deux extrémités étant dénudées. L'un d'entre eux doit mesurer quelques centimètres de long et l'autre environ 374, 32 cm. Donnez-leur aussi deux piles, un clou de fer de 15 pouces (15 cm) de long et 15 pinces.
Étape 2
Enroulez le câble autour du clou 20 fois, d’un bout à l’autre et de manière uniforme.
Étape 3
Connectez l'électroaimant à une batterie. Les étudiants doivent connecter chaque extrémité du câble à chaque pôle de la batterie.
Étape 4
Voir combien de clips l'aimant peut soulever. Les élèves doivent d’abord essayer d’en soulever une, puis une chaîne de deux, puis trois, jusqu’à ce que l’aimant ne puisse plus se soulever.
Étape 5
Connectez les piles en série. Les élèves doivent débrancher l'aimant des piles, connecter le pôle négatif d'une pile au pôle positif d'une autre, puis brancher un aimant sur les pôles libres.
Étape 6
Essayez de soulever à nouveau les clips avec l'aimant. Les élèves devraient écrire combien ils peuvent en prendre.
Étape 7
Essayez de refaire l'expérience en faisant 40 tours avec le câble et en essayant d'abord avec une batterie, puis avec les deux.
Étape 8
Discutez avec les étudiants de l'expérience. Expliquez qu’augmenter le nombre de tours du câble ou la puissance de la tension qui le traverse rendra l’aimant plus résistant.
