Conducteur ou isolant ? Tester les objets de la maison
« Le détecteur de matières »
- ÂgeDès 8 ans
- Durée30 min
- AdulteAdulte dans la pièce
- OùSur une table
Avec le détecteur de matières, utilise un petit circuit pour mener l’enquête : une cuillère, une gomme ou une mine de crayon peuvent-elles laisser passer le courant ? Tu peux faire cette expérience conducteur isolant dès 8 ans, avec un adulte dans la pièce, sur une table sèche et dégagée. Prévoyez 5 minutes de préparation et 25 minutes d’expérience.
La question
Tous les objets laissent-ils passer l’électricité ?
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 Ampoule de 4,5 V adaptée à la pile, avec sa douille
- 3 Fils à pinces
- 1 Cuillère en métal
- 1 Clé métallique présentant une partie sans revêtement
- 1 Pièce de monnaie
- 1 morceau de 5 cm sur 5 cm Papier aluminium
- 1 Bouchon en plastique
- 1 Gomme
- 1 Crayon en bois
- 1 morceau d’environ 2 cm, assez long pour placer les deux pinces sans qu’elles se touchent Mine de crayon en graphite, déjà disponible séparément
- 1 Feuille de papier sèche
- 1 verre contenant 50 ml d’eau à température ambiante et 1 g de sel dissous Verre d’eau salée préparée à l’avance
- 1 Plateau pour contenir les éventuels renversements d’eau salée
L’expérience
- 1
Installe les objets secs sur la table sèche et dégagée. Pose le verre d’eau salée dans le plateau et garde-le posé pendant toute l’expérience. Place la pile et la douille hors du plateau, à l’écart du verre, sur la partie sèche de la table.
- 2
Vérifie que l’ampoule est bien vissée dans sa douille. Avec le premier fil, relie une borne de la pile à une borne de la douille.
- 3
Accroche le deuxième fil à l’autre borne de la douille, puis le troisième fil à l’autre borne de la pile. Garde leurs deux pinces libres séparées : ce sont les deux contacts de ton détecteur.
- 4
Fais toucher les parties métalliques des deux pinces libres pendant une seconde : l’ampoule doit s’allumer. Sépare ensuite les pinces ; si elle reste éteinte pendant le contact, vérifie les branchements et l’ampoule avec l’adulte avant de poursuivre.
- 5
Pose les deux pinces libres à deux endroits distincts de la cuillère, sans qu’elles se touchent. Observe l’ampoule pendant deux secondes, puis retire au moins une pince de l’objet.
- 6
Teste de la même façon la clé, la pièce et le papier aluminium, un objet après l’autre. Pour chaque essai, mets les deux pinces sur une surface métallique nue et garde-les séparées.
- 7
Teste ensuite le bouchon, la gomme et la feuille de papier sèche. Pour le crayon, place les deux pinces uniquement contre le bois, loin de la mine et de toute autre partie.
- 8
Place délicatement les deux pinces à deux endroits distincts de la mine de graphite séparée. Observe pendant deux secondes, puis détache les pinces sans plier la mine.
- 9
L’adulte étant dans la pièce, tiens les deux pinces libres séparées et plonge seulement leurs extrémités métalliques dans l’eau salée, sans qu’elles se touchent ; le verre reste posé dans le plateau, la pile et la douille hors du plateau sur la partie sèche de la table. Retire-les après deux secondes, détache aussitôt un fil de la pile, puis sèche les pinces avec un torchon.
- 10
Une fois les pinces et la table sèches, rebranche le circuit et refais le contact de contrôle pendant une seconde. Observe l’ampoule, puis débranche les fils de la pile pour terminer.
Observe
Au contact de contrôle, l’ampoule s’allume ; elle s’éteint quand tu sépares les pinces. Avec un bon contact, la cuillère, la clé, la pièce et le papier aluminium permettent normalement de l’allumer. Avec le plastique, la gomme, le papier sec et le bois sec, elle reste éteinte dans ce montage. Avec la mine de graphite ou l’eau salée, elle peut rester éteinte ou luire très faiblement : le courant peut être trop faible pour produire une lumière visible. Une ampoule éteinte ne suffit donc pas toujours à prouver qu’un matériau est isolant.
À noter dans ton carnet
- Pour chaque objet : la matière touchée par les pinces.
- L’état de l’ampoule : allumée, très faible ou éteinte.
- Les résultats du contact de contrôle avant et après la série.
- Les essais dont le résultat change quand tu replaces les pinces.
Comprendre
Pour allumer l’ampoule, le courant doit parcourir une boucle complète en passant par elle et par l’objet testé. Le métal laisse facilement passer le courant ; d’autres matières, comme le plastique sec, le laissent très mal passer.
Un circuit est un chemin qui relie les deux bornes de la pile en passant par les éléments du montage. Ici, l’ampoule reste toujours sur ce chemin. Quand les pinces sont séparées, le chemin est interrompu. L’objet placé entre les deux pinces peut rétablir le passage, selon sa matière et la qualité des contacts.
Un conducteur est un matériau dans lequel les charges électriques peuvent se déplacer facilement. Les métaux de tes objets sont conducteurs. C’est pour cela qu’on utilise des métaux à l’intérieur des fils électriques. La couleur ou l’aspect brillant ne suffisent pourtant pas à reconnaître un conducteur : une surface peinte peut empêcher un bon contact avec le métal situé dessous.
Un isolant laisse très difficilement passer le courant dans les conditions de notre essai. Le plastique, la gomme, le papier sec et le bois sec se comportent ainsi avec cette pile. Un même objet peut contenir plusieurs matières : le crayon possède une enveloppe en bois et une mine contenant du graphite. Tester le bois ne donne donc pas le même renseignement que tester la mine.
Le graphite est une forme de carbone qui conduit le courant, même si ce n’est pas un métal. Mais une mine contient aussi d’autres matières, notamment de l’argile, et elle freine généralement beaucoup plus le courant qu’une cuillère métallique. Ce frein s’appelle la résistance électrique. Le courant peut alors être trop faible pour rendre l’ampoule lumineuse : comme une petite veilleuse difficile à distinguer dans une pièce éclairée, un effet faible peut échapper à nos yeux.
Dans l’eau salée, le courant est transporté par des ions : de minuscules particules chargées, libérées lorsque le sel se dissout. Cette solution conduit, mais notre ampoule n’est pas assez sensible pour le montrer à coup sûr avec les quantités et la durée prévues. Le contact reste limité à deux secondes. Ce détecteur permet donc de repérer facilement de bons conducteurs, mais pas de classer avec certitude toutes les matières à partir d’une absence de lumière.
- Circuit électrique
- Ensemble d’éléments reliés qui peuvent former une boucle permettant le passage du courant.
- Conducteur
- Matériau qui laisse facilement passer le courant électrique.
- Isolant
- Matériau qui laisse très difficilement passer le courant dans les conditions considérées.
- Graphite
- Forme de carbone présente dans la mine des crayons et capable de conduire le courant.
- Résistance électrique
- Grandeur qui indique à quel point un matériau ou un objet freine le passage du courant.
- Ion
- Minuscule particule portant une charge électrique et pouvant transporter le courant dans l’eau salée.
Nouveau défi : Le contact change-t-il le résultat ?
Avec la même cuillère et le même circuit, compare deux essais : les pinces près l’une de l’autre, puis plus éloignées, toujours sans qu’elles se touchent. Limite chaque contact à deux secondes et conserve l’ampoule dans la boucle. Si le résultat change, replace les pinces sur le métal nu pour vérifier si la qualité du contact explique la différence.
Autres idées à tester
- Sur le même crayon, compare un contact des deux pinces sur le bois avec un contact des deux pinces sur la mine accessible, si elle offre assez de place pour les séparer. Ne cherche pas à modifier le crayon ; une absence de lumière sur la mine reste un résultat incertain.
- Reprends trois objets secs déjà testés dans un ordre différent, avec des contacts de deux secondes. Vérifie si tu retrouves les mêmes observations.
Ranger et jeter
Débranche tous les fils de la pile. Vide le verre, rince et sèche les extrémités des pinces utilisées dans l’eau salée, puis essuie le plateau et la table. Compte les petits éléments et range le circuit, la pile et les objets séparément, au sec.
Les 50 ml d’eau salée peuvent aller à l’évier avec un peu d’eau du robinet. Conserve les objets réutilisables ; place les éventuels débris de mine à la poubelle. Une pile usagée va dans un point de collecte des piles, jamais dans la poubelle.
Pour les enseignants et les animateurs
- Classes
- Cycle 3 : CM1, CM2 et 6e ; dès 8 ans avec l’accompagnement prévu.
- Notion
- Réaliser un circuit électrique simple ; distinguer conducteurs et isolants dans les conditions d’un essai ; identifier les limites d’un indicateur lumineux.
- Compétences
- Formuler une hypothèse et la confronter à des observations.
- Réaliser un montage en respectant un protocole et des consignes de sécurité.
- Consigner des résultats dans un tableau et comparer des essais.
- Distinguer un résultat observé d’une conclusion qui demande une autre méthode de mesure.
- En classe
- Pour 25 élèves, prévoyez cinq groupes de cinq, chacun avec un circuit et la série d’objets secs indiquée. Réservez 5 minutes à la préparation et 25 minutes aux essais et à leur mise en commun, avec des rôles tournants : manipulation, observation, prise de notes, contrôle du protocole et présentation. Organisez le test d’eau salée à une table dédiée où vous contrôlez personnellement les contacts de deux secondes, avec un verre préparé selon les quantités prévues et posé dans un plateau ; gardez la pile et la douille hors du plateau, sur la partie sèche de la table, et essuyez immédiatement toute eau renversée. Faites comparer les résultats et discuter les contacts imparfaits ainsi que les essais non concluants avec le graphite et l’eau salée.
- À la fin, l’élève sait…
- L’élève doit savoir décrire la boucle comprenant toujours l’ampoule, citer un conducteur et un isolant testés, et expliquer qu’une ampoule éteinte peut aussi signaler un courant trop faible ou un mauvais contact.
Questions fréquentes
Pourquoi l’ampoule ne s’allume-t-elle avec aucun objet ?
Commencez par le contact de contrôle entre les deux pinces libres, en conservant l’ampoule dans la boucle. Vérifiez que l’ampoule est bien vissée et que chaque pince touche une partie métallique de la connexion prévue. Si ce contrôle échoue, les essais sur les objets ne sont pas interprétables. Faites vérifier la pile, l’ampoule et les connexions par l’adulte avant de poursuivre.
La mine de crayon n’allume pas l’ampoule : est-elle isolante ?
Non, ce résultat ne permet pas de le conclure. Le graphite conduit le courant, mais la composition et les dimensions de la mine peuvent limiter fortement son passage. Les contacts avec les pinces comptent également. Avec ce matériel, notez simplement « ampoule éteinte, résultat non concluant ».
L’eau salée doit-elle faire briller l’ampoule ?
Pas nécessairement : elle peut conduire sans fournir un courant suffisant pour une lumière visible. Respectez les 50 ml d’eau, le gramme de sel et les deux secondes de contact, même si rien ne semble se passer. Cet essai illustre surtout une limite du détecteur. N’allongez pas le contact pour chercher un résultat plus visible.
Vérifiée avant publication
Cette expérience a été relue le 15 octobre 2026 par notre contrôle de sécurité et notre contrôle scientifique : 61 phrases relues une à une, dont 11 appuyées par une citation des sources ci-dessous ; aucune erreur restante.
