Circuit électrique simple : allumer une ampoule avec une pile
« La boucle qui allume »
- ÂgeDès 6 ans
- Durée25 min
- AdulteAdulte à côté
- OùSur une table
Avec « La boucle qui allume », tu apprends à allumer une ampoule avec une pile et à comprendre le rôle de deux fils bien placés. Tu peux réaliser ce circuit électrique simple dès 6 ans, avec un adulte à côté, tout du long. Cette expérience d’électricité se partage pour apprendre à observer, prévoir et expliquer.
La question
Que faut-il pour qu’une ampoule s’allume ?
Ton idée
Que va-t-il se passer, à ton avis ? Choisis une idée avant de commencer.
Le matériel
- 1 Pile plate de 4,5 V
- 1 ampoule et 1 douille Petite ampoule à filament de 4,5 V avec sa douille à deux contacts accessibles
- 2 Fils à pinces crocodile
L’expérience
- 1
Installe le matériel sur une table sèche et dégagée, avec l’adulte à côté de toi. Prévoyez 5 minutes de préparation et 20 minutes d’expérience, sans temps d’attente supplémentaire ; l’adulte vérifie les indications 4,5 V sur la pile et l’ampoule, ainsi que le bon état des fils.
- 2
Observe les deux bornes de la pile et les deux contacts de la douille, sans brancher les fils. Vérifie avec l’adulte que l’ampoule est bien installée dans sa douille.
- 3
Avec le premier fil, relie une borne de la pile à un contact de la douille. Laisse le deuxième fil posé à l’écart et observe l’ampoule.
- 4
Fixe une pince du deuxième fil sur l’autre contact de la douille. Laisse son autre pince libre sur la table, séparée des autres parties métalliques, puis observe à nouveau.
- 5
Fixe maintenant la pince libre sur l’autre borne de la pile : chaque borne est ainsi reliée à un contact différent de la douille. Observe l’ampoule quelques secondes.
Si elle reste éteinte, détache cette dernière pince avant de vérifier les contacts avec l’adulte.
- 6
Détache de la pile la pince que tu viens de fixer, puis observe l’ampoule. Replace-la une fois au même endroit pour vérifier que le même changement produit le même résultat.
- 7
Débranche les deux fils de la pile pour terminer.
Observe
Avec un seul fil installé, l’ampoule reste éteinte. Elle reste également éteinte lorsque le deuxième fil est relié à la douille mais que son autre extrémité est libre. Si la pile et l’ampoule sont en bon état et les contacts corrects, l’ampoule s’allume quand la dernière pince complète le trajet entre les deux bornes en passant par l’ampoule. Elle s’éteint dès que tu détaches cette pince et se rallume lorsque tu la replaces.
À noter dans ton carnet
- L’état de l’ampoule avec un seul fil : allumée ou éteinte.
- L’état de l’ampoule lorsque les deux fils forment un trajet continu à travers elle.
- L’endroit où tu as interrompu le circuit et le changement observé.
- Les éventuels contacts mal fixés repérés avec l’adulte.
Comprendre
Pour que l’ampoule s’allume, le courant doit pouvoir circuler dans une boucle complète comprenant la pile, les deux fils et l’ampoule. Une seule coupure dans ce trajet suffit à interrompre le courant.
La pile possède deux bornes, repérées par les signes + et −. Elle fournit de l’énergie électrique au circuit grâce aux transformations chimiques qui se produisent à l’intérieur. L’indication 4,5 V correspond à sa tension : c’est une caractéristique électrique, pas une quantité de courant stockée.
Les pinces doivent toucher des parties métalliques conductrices. Dans la douille, les deux contacts sont reliés à deux parties distinctes de l’ampoule ; le trajet électrique passe entre elles par un filament très fin. Quand un courant suffisant traverse ce filament, il devient très chaud et émet de la lumière. C’est pourquoi on observe l’ampoule sans toucher son enveloppe pendant son fonctionnement.
Une boucle fermée est ici un trajet conducteur continu : une borne de la pile, un fil, l’ampoule, l’autre fil, puis l’autre borne. Le mot « fermée » décrit la continuité du trajet électrique. Si tu détaches une pince, tu crées une interruption : dans ce montage, l’air entre les contacts ne permet plus au courant de circuler.
L’ampoule ne consomme pas le courant comme on viderait une réserve d’eau. Dans cette boucle simple, le courant a la même intensité avant et après l’ampoule ; cette intensité décrit la quantité de charge électrique qui passe chaque seconde en un endroit du circuit. C’est l’énergie fournie par la pile qui est transférée, notamment sous forme de lumière et de chaleur. Dans une lampe de poche à pile, l’interrupteur remplit une fonction comparable à celle de ta pince mobile : il établit ou interrompt le contact.
- Circuit électrique
- Ensemble de composants reliés par lesquels un courant électrique peut circuler si le trajet est continu et adapté.
- Borne
- Point de connexion d’un composant ; une pile possède une borne positive et une borne négative.
- Conducteur
- Matériau qui laisse facilement circuler le courant électrique, comme le métal des fils et des pinces.
- Circuit ouvert
- Circuit dont le trajet conducteur est interrompu : le courant ne circule pas dans notre montage.
- Filament
- Fil métallique très fin à l’intérieur de cette ampoule, qui émet de la lumière lorsqu’il est suffisamment chauffé par le courant.
- Tension électrique
- Différence d’état électrique entre deux points, mesurée en volts. La tension entre les bornes de la pile permet de faire circuler un courant lorsque le circuit est fermé.
- Intensité du courant
- Quantité de charge électrique qui passe chaque seconde en un endroit du circuit ; elle se mesure en ampères.
- Court-circuit
- Liaison qui laisse passer un courant trop important, par exemple lorsque les bornes de la pile sont reliées directement par un fil. Le fil et la pile chauffent.
- LED
- Diode électroluminescente : composant qui émet de la lumière lorsqu’un courant adapté le traverse dans le bon sens.
- Résistance
- Composant qui limite le courant dans un circuit. Sa valeur se mesure en ohms, notés Ω.
- En série
- Disposition dans laquelle les composants se suivent sur un même trajet et sont traversés par le même courant.
- Tension directe
- Tension aux bornes d’une LED lorsqu’elle laisse passer le courant dans son sens de fonctionnement ; elle dépend notamment du modèle et du courant.
Nouveau défi : Peux-tu prévoir l’effet d’une coupure ?
Reprends exactement le même montage avec l’adulte. Choisis une seule pince à détacher, annonce ce qui arrivera à l’ampoule, puis vérifie ton idée sans déplacer les autres connexions. Remets cette pince à sa place avant d’en choisir une autre : l’endroit de la coupure change-t-il le résultat ?
Autres idées à tester
- Une fois les fils débranchés de la pile, dispose les mêmes éléments autrement sur la table, sans changer leurs connexions prévues. Dessine ton nouveau trajet, puis réalise le montage : une boucle électrique n’a pas besoin d’avoir une forme ronde.
Ranger et jeter
Débranche entièrement la pile et laisse refroidir l’ampoule. L’adulte vérifie que la pile, l’ampoule, la douille et les deux fils sont présents, puis les range au sec, hors de portée des tout-petits ; essuyez la table avec un torchon sec si nécessaire.
Évier : non, aucun élément de ce montage n’y va. Conserve le matériel réutilisable ; rapporte les piles usagées à un point de collecte des piles, jamais à la poubelle. Pour une ampoule ou un élément électrique hors d’usage, l’adulte suit les consignes locales de collecte adaptées.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 2 : CP-CE2, dès 6 ans ; cycle 3 : CM1-6e.
- Notion
- Réaliser un circuit électrique simple alimenté par une pile ; distinguer circuit ouvert et circuit fermé et identifier le rôle des connexions.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à une observation.
- Réaliser un montage simple en respectant des consignes de sécurité.
- Représenter un dispositif et communiquer ses résultats avec un vocabulaire précis.
- Modifier un seul élément d’une situation pour interpréter son effet.
- En classe
- Pour 25 élèves, prévoyez cinq groupes de cinq et, par groupe, une pile plate de 4,5 V, une ampoule à filament de 4,5 V avec sa douille et deux fils à pinces crocodile. Le niveau d’accompagnement impose un adulte à côté de chaque groupe qui manipule ; si vous êtes l’unique adulte, organisez un seul atelier de manipulation à la fois, les autres élèves travaillant sur leurs prédictions et dessins. Comptez 5 minutes de préparation et 20 minutes de manipulation par groupe, puis une mise en commun des observations. Faites comparer les dessins pour dégager ce qui reste identique malgré les différentes dispositions sur la table.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit pouvoir expliquer que l’ampoule s’allume lorsque les deux bornes de la pile sont reliées par un trajet continu passant par l’ampoule, et montrer qu’une interruption de ce trajet l’éteint.
Questions fréquentes
Pourquoi l’ampoule ne s’allume-t-elle pas alors que les deux fils sont installés ?
Débranchez d’abord une pince de la pile avant toute vérification. Contrôlez que chaque pince touche bien du métal et que les deux fils aboutissent à deux contacts différents de la douille et à deux bornes différentes de la pile. Vérifiez aussi que l’ampoule est correctement installée et que sa tension nominale est de 4,5 V. Une pile usagée ou un filament endommagé peut également expliquer l’absence de lumière.
Faut-il respecter un sens de branchement pour cette ampoule ?
L’ampoule à filament choisie ici peut fonctionner dans les deux sens de branchement. Chaque borne de la pile doit cependant être reliée à un contact différent de la douille. La condition essentielle reste un trajet continu passant par l’ampoule. Cette propriété ne s’applique pas à tous les composants lumineux.
Pourquoi une LED aurait-elle besoin d’une résistance, contrairement à l’ampoule choisie ici ?
Le montage utilise une ampoule à filament de 4,5 V adaptée à la pile, sans résistance supplémentaire. Une LED, composant qui produit de la lumière dans un sens de branchement précis, demande ici une résistance en série, c’est-à-dire placée sur le même trajet. La valeur adaptée dépend de la tension d’alimentation, de la tension directe de la LED (la tension à ses bornes en fonctionnement) et du courant souhaité, qui doit rester dans les limites admises par son fabricant : 220 Ω n’est donc pas une valeur universelle. Par exemple, sous 4,5 V, une LED dont la tension directe vaut environ 2,3 V au courant choisi de 10 milliampères peut être associée à 220 Ω, si ses caractéristiques autorisent ce courant. Les anneaux rouge-rouge-marron indiquent cette valeur sur une résistance à quatre bandes, sans compter la bande de tolérance. Une résistance adaptée limite le courant ; sans limitation adaptée, un courant trop important peut endommager la LED en la faisant chauffer et griller. Le sens de branchement compte également : la patte longue, positive, d’une LED neuve doit être orientée vers la borne positive de la pile. Ces précisions expliquent la différence entre composants ; le montage de cette page reste inchangé.
Mon enfant peut-il faire cette activité en autonomie après une première réussite ?
Non, dès 6 ans, un adulte doit rester à côté de votre enfant pendant toute l’activité. Votre présence permet de vérifier les connexions et d’intervenir immédiatement si un élément chauffe. Vous pouvez néanmoins laisser votre enfant annoncer ses prévisions, placer les pinces et expliquer ses observations. Il peut ainsi gagner en autonomie dans son raisonnement, tout en restant accompagné.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 66 phrases relues une à une, dont 22 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
