Construire un électroaimant simple : Une démo physique pratique

Matériel nécessaire

• Noyau fer : Gros clou ou boulon en fer (3–4 pouces / 75–100 mm). Fer doux optimal (faible rémanence).
• Fil : 6–10 m (20–30 ft) de fil émaillé (22–30 AWG). Isolation critique — fil nu court-circuite spire à spire.
• Source alimentation : Pile D 1,5V (alcaline) pour enfants ; lanterne 6V ou 9V pour champ plus fort. Li-ion / LiPo DÉCONSEILLÉS (courant élevé → risque incendie si court-circuit).
• Ruban : Électrique ou masque pour fixer enroulements.
• Objets test : Trombones, petits clous, limaille de fer, boussole.

Construction étape par étape

1. Préparer extrémités fil : Dénuder 1–2 cm d'émail sur chaque bout (papier verre ou briquet + essuyer).
2. Enrouler la bobine : Enrouler serré le fil sur le clou en couches propres, serrées, toutes dans le même sens. Laisser 10 cm fils libres. Plus de spires = champ plus fort. Visez 100–300 spires.
3. Fixer : Ruban sur enroulements pour éviter défaire.
4. Connecter : Une extrémité sur borne (+), autre sur (-). Ruban ou pinces croco. Contact momentané seulement !
5. Tester : Toucher pointe clou aux trombones. Ils doivent sauter et coller.
6. Déconnecter IMMÉDIATEMENT : Fil chauffe ; pile se vide vite ; clou devient aimant permanent faible.

Physique : Pourquoi ça marche

• Loi d'Ampère : Courant dans fil → champ magnétique circulaire (B) autour fil (Règle main droite).
• Champ solénoïde : Bobine concentre champ B sur axe : B = μ₀ n I (n = spires/longueur).
• Noyau ferromagnétique : Domaines fer s'alignent avec champ B, l'amplifiant par facteur μ_r (1000–5000×). B_total = μ₀ μ_r n I.
• Électroaimant : Champ existe seulement pendant le passage du courant. Coupez → domaines se randomisent (majoritairement) → magnétisme disparaît.

Expériences à essayer

• Spires vs Force : Compter trombones levés vs nombre spires (re-bobiner).
• Matériau noyau : Comparer clou fer vs boulon inox vs stylo plastique vs noyau air.
• Tension/Courant : Résistance série (10Ω) pour réduire courant ; mesurer force vs tension.
• Polarité : Inverser pile ; boussole montre inversion pôles.
• Électroaimant AC : Connecter à transformateur 12VAC (avec résistance série !). Vibre trombones à 50/60 Hz.

Règles de sécurité

• JAMAIS prise murale (120/240V). Mortel.
• JAMAIS piles lithium (risque incendie/explosion court-circuit).
• Limiter temps MARCHE à 10–20 secondes. Fil & pile chauffent.
• Surveiller enfants. Extrémités fil peuvent être tranchantes ; fil chaud brûle.

Cette démo classique illustre l'unité électricité-magnétisme — l'électromagnétisme — fondation des moteurs, générateurs, relais, haut-parleurs, IRM et le monde moderne.