Expérience pratique d'électromagnétisme : construire et tester un électroaimant simple

PIÈCES ET MATÉRIAUX

• Pile 6 volts
• Boussole magnétique
• Petit aimant permanent
• Bobine de fil émaillé 28 AWG (cuivre émaillé isolé)
• Gros boulon, clou, ou tige d'acier (de préférence fer doux)
• Ruban électrique

Le fil émaillé est un fil de cuivre fin, isolé par émail, qui permet d'enrouler des centaines de spires dans une bobine compacte. Pour un électroaimant efficace, choisissez un noyau magnétique — fer doux ou tout acier facilement disponible. L'acier inoxydable est non-magnétique et ne fonctionnera pas.

RÉFÉRENCES CROISÉES

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, Chapitre 14 : « Magnetism and Electromagnetism »

OBJECTIFS D'APPRENTISSAGE

• Appliquer la règle de la main gauche pour déterminer la direction du champ magnétique.
• Construire un électroaimant fonctionnel et observer ses pôles.

SCHÉMA

ILLUSTRATION

INSTRUCTIONS

1. Enroulez une couche unique de ruban électrique autour du noyau en acier pour protéger le fil de l'abrasion.
2. Commencez à enrouler le fil émaillé. Gardez la bobine régulière et maintenez un sens d'enroulement constant — n'inversez jamais du sens horaire vers anti-horaire.
3. Pour la précision, serrez la tige dans un mandrin de perceuse à colonne et faites tourner la perceuse à vitesse lente pour alimenter le fil régulièrement. Cette technique assure un espacement uniforme et réduit la tension.
4. Continuez l'enroulement jusqu'à avoir plusieurs centaines de spires. Le chevauchement est acceptable ; l'essentiel est l'uniformité.
5. Fixez la bobine finie avec une ou deux couches de ruban électrique.
6. Griffonnez l'isolation émaillée des deux bouts du fil avec un couteau aiguisé ou des ciseaux pour exposer le cuivre pour la connexion.
7. Connectez la bobine à la pile 6 volts avec des fils de liaison.
8. Une fois le courant qui circule, la bobine devient un aimant puissant. Utilisez la boussole magnétique pour identifier les pôles nord et sud à chaque bout du noyau.
9. Placez un aimant permanent près d'un pôle pour observer attraction ou répulsion. Retournez l'aimant permanent pour voir comment la force change.
10. Pour déconnecter en sécurité, ne touchez jamais la bobine avec les deux mains. Utilisez une main seule ou des outils isolés pour éviter le kickback inductif, une étincelle inoffensive mais noticeable causée par l'interruption soudaine du courant.

Les électroaimants sous-tendent de nombreux appareils quotidiens : relais, moteurs électriques, solénoïdes, sonnettes, buzzers, et têtes magnétiques d'imprimantes et lecteurs de disque. Comprendre leur fonctionnement et considérations de sécurité est essentiel pour tout ingénieur électrique en herbe.

FEUILLES DE TRAVAIL CONNEXES

• Feuille de travail Électromagnétisme de base et Induction Électromagnétique