Moteur avec une pile, un aimant et un clou

Moteur avec une pile, un aimant et un clou
Par , le (édité le 04/11/2014)

Ce qu'il te faut

  • Une pile de 1,5 V (AA)
  • Un ou plusieurs aimants circulaires en néodyme
  • 15 cm de fil électrique
  • Un clou d'au moins 3 cm de long
  • Des ciseaux

Introduction

Construis ici un moteur homopolaire en quelques minutes à partir d'objets courants.

Matériel
Rien qu'avec les éléments sur cette image, tu peux fabriquer un moteur qui tourne à plusieurs centaines de tours par minute.

Construction du moteur

Voici le schéma du moteur à réaliser:

Schéma du moteur homopolaire (version 1)
  • Avec les ciseaux, dénude le fil électrique à ses deux extrémités pour laisser dépasser deux bouts métalliques d'environ un centimètre de long chacun.

  • Approche un aimant de la tête du clou pour qu'ils se collent par magnétisme.

  • Tiens la pile verticalement. Approche la pointe du clou du pôle de la pile qui pointe vers le bas. Comme l'aimant magnétise le clou, celui-ci est attiré et doit pouvoir rester accroché à la pile. Si le clou se décolle par gravité, colle un deuxième aimant au premier. Si le clou se retourne et l'aimant se colle à la pile, c'est que l'aimant est trop puissant. Essaie alors avec un clou plus long.

  • Maintiens une des extrémités du fil en contact avec le pôle supérieur de la pile. Avec l'autre extrémité, touche le ou les aimants par le côté. Le moteur démarre!

Moteur homopolaire (version 1)
Moteur homopolaire. Lorsque le circuit électrique est fermé en mettant le fil en contact avec l'aimant, le clou et l'aimant se mettent à tourner très rapidement.

Moteur homopolaire, version 2

Le moteur ci-dessus est probablement le moteur le plus simple du monde. D'autres variantes existent. Celle ci-dessous est un poil plus compliquée, mais le moteur peut fonctionner sans avoir à le tenir dans ses mains. Pour le réaliser, il faut une pile, un aimant et un fil rigide en métal non magnétique (cuivre, laiton, etc).

Schéma du moteur homopolaire (version 2)
Schéma du moteur homopolaire (version 2)
  • Coupe et plie le fil rigide pour obtenir la forme suivante:

Fil de laiton plié
  • Colle les deux aimants sur un des pôles de la pile et pose l'ensemble verticalement sur une table (aimants en bas).

  • Mets la petite boucle du fil en équilibre sur la borne supérieure de la pile. Ajuste la forme du fil pour que les pattes inférieures touchent l'aimant de part et d'autre. Dès que le contact est bon, le fil se met à tourner autour de la pile! Si le fil se décroche de la pile, essaie de varier sa forme.

Moteur homopolaire (version 2)
Moteur homopolaire (version 2). Cette fois, c'est le fil qui tourne et l'aimant qui est immobile.

Expériences supplémentaires

Le résultat de l'expérience le plus simple à noter est le sens de rotation du moteur. Fais les essais suivants:

  • Inverse les pôles de la pile: la rotation de l'aimant (dans la version avec le clou) ou du fil (version 2) change de sens.

  • Retourne l'aimant: cela change également le sens de rotation.

Ces deux propriétés montrent qu'une pile et qu'un aimant ont tous les deux des pôles différenciables (ceux-ci sont notés + et - pour une pile, et nord et sud pour un aimant).

Tu peux également noter que le sens de rotation est différent entre les deux versions du moteur pour la même orientation de la pile et de l'aimant.


Comment ça marche?

Pour comprendre les résultats observés dans cette expérience, consulte la page d'explications.