Allume la lampe ! Pile, ampoule et interrupteur sur le chemin du courant

Clic. Tu appuies sur l'interrupteur et la lampe du salon s'allume. Clic, elle s'éteint. C'est tellement habituel qu'on n'y pense plus. Pourtant, derrière ce petit « clic », il y a une idée géniale : le courant électrique doit faire une boucle fermée pour circuler. Aujourd'hui, tu vas construire ta propre lampe avec une pile, découvrir quels matériaux laissent passer le courant… et apprendre les règles de sécurité que tout électricien connaît par cœur.

Le matériel du petit électricien

Pour un circuit simple, il te faut :

• une pile : c'est la source d'énergie. Elle a deux bornes, marquées + et −. Une pile plate de 4,5 V (avec deux languettes) est parfaite pour les expériences ;
• une ampoule (une petite lampe de lampe de poche) : elle aussi a deux contacts, le plot (le petit bouton en dessous) et le culot (la partie en métal qui se visse) ;
• des fils électriques, en cuivre entouré de plastique ;
• un interrupteur.

Première expérience : la lampe s'allume

Touche le culot de l'ampoule avec une languette de la pile, et le plot avec l'autre languette. L'ampoule brille ! Tu viens de fabriquer un circuit fermé : le courant sort d'une borne de la pile, traverse l'ampoule, et revient à l'autre borne. C'est une boucle complète.

Maintenant, écarte une languette. L'ampoule s'éteint : la boucle est coupée, le circuit est ouvert, le courant ne circule plus. Retiens bien : pas de boucle, pas de lumière.

Exemple travaillé : Lina touche le culot avec une languette, mais elle pose l'autre languette sur le côté en verre de l'ampoule. Rien ne s'allume. Pourquoi ? Parce que le verre ne laisse pas passer le courant : la boucle n'est pas fermée. Il faut toucher le plot, pas le verre.

Deuxième expérience : l'interrupteur

Avec deux fils, relie la pile à l'ampoule mais laisse un fil « en l'air ». Le circuit est ouvert : rien. Touche le bout du fil libre à la borne : ça s'allume. Tu viens de jouer le rôle de l'interrupteur ! Un interrupteur, c'est simplement une petite porte sur le chemin du courant : porte fermée, le courant passe et la lampe brille ; porte ouverte, le courant est coupé.

Tu peux fabriquer un interrupteur avec un trombone fixé par une punaise sur un bout de carton : quand le trombone touche une deuxième punaise, la boucle est fermée.

Troisième expérience : conducteur ou isolant ?

Fabrique un circuit avec un « trou » : deux fils qui ne se touchent pas. Place un objet entre les deux bouts de fil. Si la lampe s'allume, l'objet laisse passer le courant : c'est un conducteur. Si elle reste éteinte : c'est un isolant.

Résultats que tu vas trouver :

• Conducteurs : les objets en métal (clé, trombone, cuillère en acier, papier d'aluminium, pièce de monnaie), et aussi la mine de crayon (c'est du graphite).
• Isolants : le plastique, le bois sec, le verre, le papier, le caoutchouc, le tissu, la gomme.

Exemple travaillé : pourquoi les fils électriques sont-ils en cuivre entouré de plastique ? Le cuivre, conducteur, transporte le courant ; le plastique, isolant, empêche le courant de sortir et de nous toucher. Même chose pour les pinces des électriciens : du métal pour serrer, des poignées en plastique pour protéger les mains.

Attention : l'eau du robinet, l'eau salée et notre corps (qui contient de l'eau salée) sont conducteurs. C'est la raison des règles qui suivent.

Les règles de sécurité : à connaître par cœur

Tes expériences se font avec des piles, qui donnent un courant très faible et sans danger. Mais les prises de courant de la maison, c'est tout autre chose : 230 volts, de quoi tuer. Donc :

1. Jamais rien dans une prise : ni les doigts, ni un objet en métal, ni un fil.
2. Jamais d'appareil électrique près de l'eau : pas de sèche-cheveux ni de téléphone branché dans la baignoire, mains sèches pour toucher un interrupteur.
3. Jamais toucher un fil dénudé ou abîmé ; on prévient un adulte.
4. Ne jamais ouvrir un appareil branché.
5. Pour tes circuits : seulement des piles, jamais le courant du mur.

À retenir

• Un circuit est fait d'une pile (bornes + et −), d'une ampoule (plot et culot), de fils et d'un interrupteur.
• La lampe brille seulement si le circuit est fermé : le courant fait une boucle de la pile à la pile.
• L'interrupteur ouvre ou ferme le circuit.
• Les métaux sont conducteurs ; le plastique, le bois, le verre, le papier sont isolants.
• Sécurité : jamais la prise du mur, jamais d'électricité près de l'eau, prévenir un adulte si un fil est abîmé.

★ Pour aller plus loin

Une pile avec un citron. Plante une lame de zinc et une lame de cuivre dans un citron : tu obtiens une vraie petite pile ! Le jus acide fait le lien entre les deux métaux. Avec quatre ou cinq citrons en série, on allume une petite diode. C'est le même principe que la première pile, inventée par Alessandro Volta en 1800 avec des rondelles de cuivre, de zinc et de carton mouillé d'eau salée. Le « volt » porte son nom.

La vitesse de l'électricité. Quand tu fermes le circuit, la lampe s'allume aussitôt, mais les petites charges qui forment le courant avancent en réalité très lentement dans le fil, à moins d'un millimètre par seconde ! Ce qui va vite, c'est le « signal », comme une file de wagons qui démarrent tous ensemble quand la locomotive tire.

Les poissons électriques. L'anguille électrique d'Amazonie produit des décharges de plusieurs centaines de volts pour assommer ses proies. Pour voir tout cela en images, regarde « C'est pas sorcier » sur l'électricité (YouTube) ou les vidéos « Le circuit électrique » du cycle 2 sur lumni.fr.