Comment fabriquer un moteur avec une pile, du fil de cuivre et un aimant

En 1821, Michel Faraday a réalisé une expérience avec une pile, un aimant et du fil électrique. Il a construit un moteur simple appelé un « moteur homopolaire » qui a ouvert le chemin aux moteurs électriques modernes. Vous pouvez fabriquer vous aussi un moteur homopolaire en utilisant le même matériel. Une fois que vous l'avez construit, vous pouvez faire plusieurs expériences vous-même pour comprendre comment il fonctionne [1] [2] .

Méthode 1
Méthode 1 sur 3:
Construire un moteur homopolaire simple

  1. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 1
    1
    Procurez-vous le matériel. Vous n'avez pas besoin d'outils spéciaux pour construire un moteur homopolaire. Tout ce qu'il vous faut, c'est une pile, du fil en cuivre et un aimant en néodyme [3] .
    • Vous pouvez utiliser n'importe quel type de pile alcaline, mais une pile plus grosse sera plus facile à manipuler [4] .
    • Coupez une bonne dizaine de centimètres de fil en cuivre. Vous pouvez utiliser du fil nu ou du fil gainé. Si vous choisissez le fil gainé, vous devez retirer un bon de la gaine de chaque côté. Vous pouvez vous en procurer en le commandant en ligne ou dans des magasins de bricolage [5] .
    • N'importe quel aimant en néodyme fera l'affaire pour cette expérience, mais trouvez-en un avec un plaquage conducteur. Vous pouvez acheter en ligne des aimants en néodyme plaqués de nickel de n'importe quelle taille [6] .
    • Vous allez aussi avoir besoin d'une vis à placoplâtre. Elle vous permettra de voir fonctionner le moteur. Une fois que vous l'avez construit, la vis va se mettre à tourner [7] .
  2. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 2
    2
    Posez l'aimant sur la vis. Prenez l'aimant en néodyme et fixez-le sur la tête de la vis [8] .
  3. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 3
    3
    Fixez la vis au bout de la pile. Vous pouvez la mettre du côté de la pile que vous voulez. Le côté que vous choisissez ne va influencer que la direction dans laquelle le moteur va tourner [9] .
    • Le point de contact simple entre le bout de la vis et la pile va servir de roulement à friction faible. Un aimant plus lourd va aussi diminuer la friction entre ces deux points [10] .
  4. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 4
    4
    Posez le fil de cuivre sur la pile. Prenez-le et posez-le de l'autre côté de la pile. Par exemple, si vous avez posé la vis sur le côté en relief de la pile, posez le fil sur le côté plat à l'autre bout [11] .
  5. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 5
    5
    Terminez le moteur. Posez doucement le fil en cuivre sur le côté de l'aimant. Vous devriez voir l'aimant et la vis se mettre à tourner [12] .
    • Lorsque vous posez le fil de cuivre contre le bord de l'aimant, vous fermez le circuit entre les deux terminaux de la pile. Le courant passe d'une des extrémités vers l'autre à travers la vis et l'aimant. En le posant contre le côté de l'aimant, vous permettez au courant de descendre par le fil jusqu'à l'autre extrémité de la pile [13] .
    • Un moteur homopolaire peut tourner en continu sans que vous inversiez la direction du courant [14] .
    • Il ne faut pas attendre longtemps avant que la vis se mette à tourner à grande vitesse. À ce moment-là, l'aimant et la vis pourraient tomber de la pile. Faites très attention en travaillant avec des aimants et l'électricité [15] .
    • Le fil de cuivre pourrait chauffer pendant l'expérience. Ne le maintenez pas en contact avec l'aimant pendant trop longtemps [16] .
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Méthode 2
Méthode 2 sur 3:
Fabriquer un moteur homopolaire autonome

  1. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 6
    1
    Procurez-vous le matériel. Vous n'aurez besoin que de peu de choses pour le fabriquer. Vous allez pouvoir trouver tout le matériel en ligne ou dans un magasin d'électronique.
    • Vous allez avoir besoin des choses suivantes pour le construire : une pile AA, entre deux et trois aimants en néodyme et plusieurs centimètres de fil de cuivre [17] .
    • Vous pourriez aussi avoir besoin d'une pince coupante pour couper le fil de cuivre [18] .
  2. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 7
    2
    Posez la pile sur les aimants. Empilez-les les uns sur les autres. Posez le bout plat (le côté négatif) de la pile sur les aimants [19] .
  3. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 8
    3
    Pliez le fil de cuivre. Prenez plusieurs centimètres de fil de cuivre et pliez-le pour que l'un des bouts touche l'aimant et que l'autre touche le côté positif de la pile [20] .
    • Vous pouvez plier le fil de cuivre de formes différentes pour qu'il tourne lorsque vous le posez sur la pile. Les formes symétriques sont plus appropriées, car elles ne vont pas perdre leur équilibre lorsque le fil va se mettre à tourner [21] .
    • Essayez de le plier en forme de cœur. Lorsque vous le pliez, essayez de faire en sorte que chaque côté soit bien adapté pour tenir autour de l'aimant. La marque sur le dessus du cœur indique le point de connexion du côté positif de la pile [22] .
  4. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 9
    4
    Posez le fil sur le moteur. Prenez-le et posez-le sur la pile. Du moment qu'il y a un bout de fil qui touche le côté de l'aimant et une autre qui touche le côté positif, le fil devrait se mettre à tourner [23] .
    • Le courant dans le moteur homopolaire va passer en présence du champ magnétique. Lorsqu'un courant électrique traverse un champ magnétique, il va subir une force appelée « force de Lorentz ». C'est cette dernière qui va permettre au fil de tourner autour de la pile [24] .
    • Le fil relie la pile sur trois points différents. L'un de ces points se trouve sur le pôle positif et les deux extrémités du fil se trouvent près de l'aimant, au niveau du pôle négatif. Le courant sort du pôle positif et descend le long des deux côtés du fil. Le champ magnétique pousse le courant vers l'extérieur, ce qui fait tourner le fil [25] .
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Méthode 3
Méthode 3 sur 3:
Construire un système de propulsion magnétohydrodynamique

  1. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 10
    1
    Procurez-vous le matériel. Vous pouvez utiliser votre moteur homopolaire pour faire une démonstration de la propulsion magnétohydrodynamique. La propulsion magnétohydrodynamique (ou MHD) est une manière d'utiliser un courant électrique pour pousser quelque chose à travers un fluide conducteur (comme l'eau). Vous allez avoir besoin du matériel suivant [26]  :
    • une grosse pile
    • un aimant fort au néodyme
    • deux bouts de fils de cuivre épais
    • un petit récipient
    • du sel et du poivre
  2. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 11
    2
    Préparez l'eau. Versez environ 1 cm d'eau dans le récipient. Ne le remplissez pas complètement. Mélangez-y quelques pincées de sel et de poivre, puis posez-le sur l'aimant [27] .
    • L'ajout de sel permet d'améliorer la conductivité de l'eau. Le poivre permet de voir fonctionner la propulsion [28] .
  3. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 12
    3
    Pliez le fil. Pliez chaque bout de fil en le maintenant sur la pile en laissant quelques centimètres entre chaque extrémité [29] .
    • Lorsque vous les tenez contre la pile, ils devraient avoir une forme d'Y. Faites attention que les bouts ne se touchent pas [30] .
  4. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 13
    4
    Maintenez les fils sur la pile. Posez-en un contre le pôle positif et l'autre contre le pôle négatif [31] .
  5. Image intitulée Make an Engine from a Battery, Wire and a Magnet Step 14
    5
    Plongez les bouts dans l'eau. Mettez un des fils au centre du récipient et le deuxième de l'autre côté. Vous devriez voir que l'eau commence à tourbillonner autour d'un des fils [32] .
    • Elle va se mettre en mouvement à cause de la force de Lorentz. Chaque fil transporte un courant électrique. Lorsque vous les trempez dans l'eau salée, vous refermez le circuit. Le courant va traverser l'eau horizontalement, d'un fil à l'autre. Puisque le récipient rempli d'eau est posé sur un aimant, il existe dans l'eau un champ magnétique qui part du bas et qui remonte. Lorsque le courant électrique traverse ce champ magnétique, la force de Lorentz fait tourbillonner l'eau [33] .
    • Si vous retournez la pile, vous pouvez inverser le sens du courant et l'eau va tourner dans la direction opposée [34] .
    • Vous allez manipuler de l'eau et un courant électrique, c'est pourquoi vous devez faire attention en faisant cette expérience [35] .
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Avertissements

  • Faites très attention pendant que vous exécutez ces expériences.
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Références

  1. ↑ http://www.juliantrubin.com/bigten/electric_motor_generator.html
  2. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  3. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  4. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  5. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  6. ↑ http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project_ideas/Elec_p065.shtml#materials
  7. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  8. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  9. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  1. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  2. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  3. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
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  7. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/how-to-make-the-simplest-electric-motor/
  8. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  9. ↑ http://www.sciencebuddies.org/science-fair-projects/project_ideas/Elec_p065.shtml#materials
  10. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  11. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  12. ↑ http://babbledabbledo.com/steam-project-tiny-dancers-homopolar-motor/
  13. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  14. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  15. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  16. ↑ http://www.physicscentral.com/experiment/physicsathome/homopolar-motor.cfm
  17. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  18. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  19. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  20. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  21. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  22. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  23. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  24. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  25. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/
  26. ↑ http://www.evilmadscientist.com/2006/mhd-i-demonstrate-magnetohydrodynamic-propulsion-in-a-minute/

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Catégories: Physique
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