⏱️DURÉE30 min
🎯DIFFICULTÉAvancé
👶ÂGEDès 10 ans
🧹PROPRETÉPropre
🏠LIEUIntérieur
✅TAUX DE RÉUSSITE75%
Un fil de cuivre, un aimant et une pile : c'est tout ce qu'il faut pour construire un vrai moteur électrique qui tourne ! Découvrez la force qui fait tourner le monde.
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Activité à faire toute l'année, en famille ou en classe !
🧪 Matériel nécessaire
- 🔋 Pile AA 1 · supermarché
- 🔌 Fil de cuivre émaillé 50 cm · magasin bricolage
- 🧲 Aimant néodyme 1 petit · magasin bricolage
- 📎 Trombones 2 · papeterie
- 📦 Ruban adhésif un peu · papeterie
- 📐 Papier de verre fin un morceau · magasin bricolage
📋 Étapes de l’expérience
1
Former la bobine
Enroulez le fil de cuivre autour de la pile 5-6 fois pour former une bobine circulaire. Laissez dépasser 3 cm de fil de chaque côté, alignés.
💡 Les deux extrémités doivent être bien droites et dans l'axe de la bobine.
2
Préparer les supports
Dépliez les trombones en forme de support (crochet). Fixez-les avec du ruban sur les bornes + et – de la pile. La bobine doit pouvoir tourner librement dans les crochets.
💡 Poncez la moitié de chaque extrémité du fil (un seul côté !) — c'est le secret du moteur.
3
Ajouter l'aimant et lancer
Posez l'aimant sur le dessus de la pile, sous la bobine. Donnez une pichenette à la bobine — elle devrait se mettre à tourner toute seule !
💡 Si ça ne tourne pas, vérifiez que le fil fait bien contact et que l'aimant est assez proche.
🤓 Pourquoi ça marche ?
Quand un courant électrique traverse un fil dans un champ magnétique, une force apparaît : c'est la force de Laplace (F = I × L × B). Cette force pousse la bobine et la fait tourner. L'astuce du fil poncé d'un seul côté fait que le courant passe uniquement pendant une demi-rotation — sinon la force inverserait le sens et bloquerait la bobine. C'est le principe du commutateur des vrais moteurs !
Concepts scientifiques
force de Laplacechamp magnétiquecourant électriquecommutation
📚 Au programme scolaire : 4ème – 2nde
🔭 La science en détail
La bobine ne fait que quelques dizaines de centimètres de fil : sa résistance est inférieure à 1 Ω. Branchée sur une pile de 1,5 V, elle est traversée par un courant proche de 1 ampère — c'est un quasi court-circuit, d'où l'échauffement. Ce courant baigne dans le champ de l'aimant néodyme, environ 0,3 à 0,4 tesla près de sa surface, soit près de 10 000 fois le champ magnétique terrestre. La force de Laplace qui en résulte, F = I·L·B, ne vaut que quelques centièmes de newton, mais elle suffit largement à entretenir la rotation d'une bobine d'un gramme.
Le ponçage sur une seule face réalise une commutation : le courant ne circule que pendant la demi-rotation où la force pousse dans le bon sens, et l'inertie de la bobine franchit la demi-rotation « morte ». Les vrais moteurs à balais font exactement cela avec un collecteur, un cylindre de contacts qui inverse le courant à chaque demi-tour pour que le couple garde toujours le même sens. Les moteurs « brushless » des drones et des voitures électriques remplacent ce contact mécanique par une électronique qui commute le courant des bobines des milliers de fois par seconde.
Pour les ados et les parents curieux 🤓
⚠️ Sécurité
⚠️
Le fil et la pile peuvent chauffer — ne laissez pas tourner trop longtemps
⚠️
Attention aux bords du fil de cuivre coupé
🛠️ Ça n’a pas marché ? Les ratés les plus fréquents
🚀 Pour aller plus loin
✨ Essayez avec plus de tours de fil dans la bobine
✨ Testez avec des aimants plus puissants ou plus faibles
✨ Mesurez la vitesse de rotation avec un chronomètre
📜 La petite histoire
La première rotation électromagnétique de l'histoire date de 1821 : Michael Faraday fait tourner en continu un fil parcouru de courant autour d'un aimant plongé dans du mercure, un an seulement après la découverte d'Ørsted. Le premier moteur réellement utilisable arrive en 1834 avec le physicien Moritz von Jacobi, qui propulse en 1838 un bateau de douze passagers sur la Néva, à Saint-Pétersbourg, grâce à un moteur électrique alimenté par des batteries. Votre bobine sur pile reprend le même enchaînement : un courant, un champ magnétique, une astuce de commutation.
💡 Bon à savoir : La mise au point est délicate et demande de la patience : le moindre déséquilibre dans la forme de la bobine ou un ponçage imprécis peut empêcher la rotation fluide du moteur.
🔬
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❓ Questions fréquentes
Pourquoi mon moteur ne démarre-t-il pas tout seul ?
La bobine a souvent besoin d'une petite impulsion manuelle pour vaincre l'inertie de départ. Assurez-vous également que l'équilibre de la bobine est parfait et que le ponçage du fil permet un contact électrique franc.
Quel type d'aimant est le plus efficace pour cette expérience ?
Les aimants au néodyme sont les plus recommandés car ils génèrent un champ magnétique puissant malgré leur petite taille. Un aimant de décoration classique risque d'être trop faible pour faire tourner le cuivre.
Est-ce normal que la pile devienne chaude ?
Oui, car le moteur crée un court-circuit continu qui sollicite fortement la batterie. Débranchez toujours le montage après quelques minutes d'utilisation pour laisser les composants refroidir et préserver l'énergie de la pile.
Pourquoi faut-il poncer seulement un côté du fil ?
Cela agit comme un interrupteur automatique qui coupe le courant durant une demi-rotation. Sans cette astuce, la force de Laplace changerait de sens à chaque demi-tour, ce qui bloquerait la bobine au lieu de la faire tourner.
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