Fabrication d’un moteur électrique

Du Fer au Savoir

Fabrication d’un moteur électrique

Objectifs des réalisations

La succession de réalisations commentées présentées dans ce document permet une progression à complexité croissante de la découverte des phénomènes électriques et magnétiques de base.

La compréhension des phénomènes prépare à la construction d’un moteur électrique expérimental à courant continu.

Manip 1 : fabriquer un circuit simple

Manip 2 : fabriquer un interrupteur-inverseur de courant

Manip 3 : mise en évidence du sens du courant électrique

Manip 4 : isolant et conducteur

Manip 5 : fabriquer un électro-aimant

Manip 6 : aimant naturel, attraction et répulsion magnétique

Manip 7 : polarité d’un électro-aimant

Manip 8 : polarité d’un moteur électrique à courant continu

Manip 1 : Fabriquer un circuit simple

Fabrication d’un moteur électrique

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1 platine de montage et des punaises • 3 fils électriques non-isolés, une lamelle cuivrée

• 1 support de pile

• 1 douille

• 1 ampoule,

• 1 pile

Temps approximatif : 20 min.

Montage et manipulation

Ouvrir et fermer le circuit

(mettre en contact les fils).

Fabrication d’un moteur électrique

Explication du phénomène observé

Le circuit est ouvert, le courant ne peut donc pas circuler et l’ampoule restera éteinte. Le circuit est fermé, le courant circule et l’ampoule s’allume.

Liens externes pour cette manip

http://phys.free.fr/circuit.htm

http://crpal.free.fr/electricite.htm

http://moncollegemultimedia.chez-alice.fr/telechar/5elect.php3

Fabrication d’un moteur électrique

Manip 2 : fabriquer un interrupteur-inverseur de courant

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• Une feuille de plastique épaisse • Du ruban adhésif double face • Du papier d’alu ou de la barquette en alu • Du carton type bristol épais • 5 attaches parisiennes + un petit élastique • fils électrique

Temps approximatif : 30 min.

Mode opératoire

Fabrication d’un moteur électrique

L’inverseur est représenté en position repos. Une rotation vers la droite ferme le circuit, une rotation d’un quart de tour dans n’importe quel sens permet ensuite d’inverser le sens du courant.

Une fois les pièces découpées, on va tout d’abord réaliser les quatre fentes et le trou central dans la base cartonnée et insérer les quatre attaches parisiennes en même temps que les quatre fils électriques. Il faut ensuite découper avec une pince les extrémités des attaches afin qu’elles ne se touchent plus.

Deux morceaux de papier d’aluminium (en rouge) doivent être collés sur le film plastique de part et d’autre de la fente centrale. La partie rotative en plastique + alu pourra alors être installée sur la base cartonnée et fixée grâce à l’attache parisienne. Pour augmenter la pression sur les contacts, on pourra, avant d’écarter les pâtes de l’attache parisienne, y enrouler un élastique.

Fabrication d’un moteur électrique

Manip 3 : Mise en évidence du sens du courant

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1platine de montage et des punaises • 2 LED

• 1 inverseur de sens de courant

• 1 résistance d’environ 500 Ohms

• 1 support de pile ronde R6

• 1 pile

• quelques fils électriques

Temps approximatif : 30 min.

Montage et

manipulation

Fabrication d’un moteur électrique

Sans inverseur on peut aussi modifier le sens d’insertion des piles

Explication du phénomène observé

La LED qui s’allume indique le sens du courant en fonction du sens d’insertion de la pile dans son support.

Lien externe pour cette manip

http://moncollegemultimedia.chez-alice.fr/telechar/5elect.php3

Fabrication d’un moteur électrique

Catégories : Electricité

Manip 4 : Isolants et conducteurs

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1 platine de montage et des punaises • 3 fils électriques,

• 1 pile et son support

• 1 douille,

• 1 lampe,

• Un ensemble de matériaux différents, par exemple des mines de crayons assez longues, du fil vernis transparent, du fil isolé, des ustensiles de cuisine,etc.

Temps approximatif : 20 min.

Montage et

manipulation

Fabrication d’un moteur électrique

Il suffit de changer les matériaux à tester.

Explication du phénomène observé

La luminescence de la lampe indique le niveau de la conductibilité du matériau. En réalité c’est souvent du tout ou rien, sauf pour la mine.

Lien externe pour cette manip

http://www.ac-orleans-tours.fr/physique/phyel/cinq/elect/conduc/conduct.htm

Fabrication d’un moteur électrique

Manip 5 : Fabrication d’un électro-aimant

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1 platine de montage • 1 à 2 mètres de fil électrique vernis,

• 1 pile et son support

• 1 inverseur

• Quelques fils électriques

• 1 vis de diamètre 4 ou 5 et de longueur 30 mm,

Temps approximatif : 15 min.

Montage et manipulation

Fabrication d’un moteur électrique

Explication du phénomène observé

Lorsque l’on ferme le circuit, le fil enroulé se transforme en électro-aimant et attire les objets ferreux quelque soit le sens du courant (le sens de la pile ou la position de l’inverseur). On peut évoquer le terme de force à distance.

Liens externes pour cette manip

http://www.electropolis.tm.fr/experiences/aimant.html

Fabrication d’un moteur électrique

Catégories : Magnétisme

Manip 6 : Aimant naturel, attraction et répulsion magnétique

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 2 aimants, • 1 objet en fer (par exemple : un trombone),

Temps approximatif : 5 min.

Manipulation

Prendre un aimant et l’objet en fer, si ces deux objets sont assez proches l’un de l’autre alors une attirance se manifestera entre les deux.

Explication du phénomène observé

Quelque soit le sens de l’aimant, ceux-ci attirent toujours un objet ferreux.

Dans le cas de deux aimants, ceux-ci s’attirent et se repoussent en fonction des polarités en vis-à-vis.

Une activité ludique consiste à faire circuler un trombone sur un carton avec aimant en dessous.

Lien externe pour cette manip

profs.cmaisonneuve.qc.ca/svezina/nyb/note_nyb/NYB_XXI_Chap%204.0.pdf

Fabrication d’un moteur électrique

Catégories : Magnétisme

Manip 7 : Polarité d’un électro-aimant

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1 platine de montage et des punaises • 1 inverseur • 1 aimant, • 1 fil de cuivre isolé par du vernis (1 m environ), • 1 cylindre en bois et son petit support • 1 pile, • Si possible, une potence pour mieux visualiser l’attraction et la répulsion.

Temps approximatif : 30 min.

Manipulation

Fabrication d’un moteur électrique

Pour la fabrication de l’électroaimant, se référer à la manip 1. Pour le test de la polarité, il suffit de rapprocher l’aimant naturel de l’électroaimant. Répéter cette manipulation en tournant l’inverseur ou en changeant le sens de la pile.

Explication du phénomène observé

Le changement de sens du courant provoque le même effet que le retournement de l’aimant.

Liens externes pour cette manip

http://www.electropolis.tm.fr/experiences/aimant.html

Fabrication d’un moteur électrique

Manip 8 : Polarité d’un moteur électrique à courant continu

Matériel nécessaire et temps approximatif :

• 1 platine de montage et des punaises • 1 support de pile

• 1 inverseur

• 1 moteur électrique + ruban adhésif

• 1 pile,

Temps approximatif : 20 min.

Manipulation

Fabrication d’un moteur électrique

Par rotation de l’inverseur, on change la polarité aux bornes du moteur à courant continu. Le moteur change de sens de rotation .Le ruban adhésif collé permet de visualiser ce changement de sens.