Karamö, le prof virtuelLeçon 9 sur 18
Conducteurs et isolants
Je sais tester si un matériau laisse passer le courant et je sais pourquoi on utilise des conducteurs et des isolants dans les installations électriques.
- 40 min
- 5 exercices corrigés
- 2 schémas
- QCM de 5 questions
À la fin de la leçon, tu sauras :
- Réaliser un test de conduction avec un circuit simple
- Définir un conducteur et un isolant électrique
- Classer des matériaux courants en conducteurs et isolants
- Expliquer le rôle des isolants pour la sécurité (fils gainés, manches d'outils)
Avant de commencer : La leçon « Le circuit électrique » : circuit fermé, circuit ouvert, boucle continue.
1Je découvre
À N'Zérékoré, Lansana regarde un électricien installer une lampe dans la boutique de son oncle. L'homme dénude le bout d'un fil avec une pince : sous l'enveloppe en plastique rouge apparaissent de fins brins de métal couleur orangée. Son tournevis a un manche en plastique épais, et il porte des sandales en caoutchouc.
« Pourquoi le fil est-il fait de deux matériaux différents ? » demande Lansana. L'électricien répond : « Le métal conduit le courant, le plastique me protège. »
Le soir, Lansana veut vérifier. Il a une pile plate, une petite lampe, trois fils et plein d'objets : une clé, une règle en plastique, un clou, une mine de crayon, une bille de verre, un morceau de bois…
Quels matériaux laissent passer le courant électrique, lesquels l'arrêtent, et comment le savoir ?
2Je comprends
1. Le test de conduction
On réalise un circuit fermé avec une pile, une lampe et des fils, puis on ouvre le circuit en laissant deux extrémités de fils libres (deux pinces). On place l'objet à tester entre ces deux extrémités, qui doivent bien le toucher.
- Si la lampe brille, le courant traverse l'objet : le circuit est fermé par l'objet.
- Si la lampe reste éteinte, le courant ne traverse pas l'objet : le circuit reste ouvert.
Avant de tester, on vérifie que le montage marche en mettant les deux pinces en contact : la lampe doit briller.
- 1Je réalise le circuit : pile, lampe et fils, avec deux pinces libres.
- 2Je mets les deux pinces en contact : la lampe brille, le montage fonctionne.
- 3Je place l'objet à tester entre les deux pinces, bien en contact.
- 4J'observe la lampe : si elle brille, le matériau est conducteur.
- 5Si elle reste éteinte, le matériau est isolant.
- 6J'écris le résultat dans un tableau : objet, matériau, lampe, conclusion.
2. Conducteurs et isolants
Un conducteur électrique est un matériau qui laisse passer le courant électrique.
Un isolant électrique est un matériau qui ne laisse pas passer le courant électrique (dans les conditions de l'expérience).
Voici les résultats de Lansana :
| Objet | Matériau | Lampe | Conclusion |
|---|---|---|---|
| clé | fer (métal) | brille | conducteur |
| clou | fer (métal) | brille | conducteur |
| fil dénudé | cuivre (métal) | brille | conducteur |
| papier d'aluminium | aluminium (métal) | brille | conducteur |
| mine de crayon | graphite | brille (faiblement) | conducteur |
| règle | plastique | éteinte | isolant |
| bille | verre | éteinte | isolant |
| morceau de bois sec | bois | éteinte | isolant |
| élastique | caoutchouc | éteinte | isolant |
| feuille de cahier | papier | éteinte | isolant |
On retient :
- tous les métaux sont conducteurs (fer, cuivre, aluminium, or, argent…) ; le graphite (mine de crayon) aussi ;
- le plastique, le verre, le caoutchouc, le bois sec, le papier, le tissu sec et l'air sec sont isolants.
- fer, cuivre, aluminium
- or, argent
- graphite (mine de crayon)
- eau salée, corps humain
- plastique, caoutchouc
- verre, porcelaine
- bois sec, papier, tissu sec
- air sec
3. Et l'eau ? Et le corps humain ?
L'eau pure conduit très mal le courant. Mais l'eau de tous les jours (eau du robinet, eau de pluie qui a coulé sur le sol, eau salée, sueur) contient des substances dissoutes qui la rendent conductrice. Avec une petite pile, la lampe peut rester éteinte avec de l'eau du robinet, car le courant qui passe est trop faible pour l'allumer ; mais avec la tension du secteur (220 V dans les maisons en Guinée), l'eau conduit assez pour être très dangereuse.
Le corps humain, qui contient beaucoup d'eau salée, est conducteur. Si une personne touche un fil électrique du secteur, le courant peut traverser son corps : c'est l'électrisation, qui peut être mortelle (on parle alors d'électrocution). Des mains ou des pieds mouillés rendent le danger encore plus grand.
Attention aussi : un matériau isolant peut devenir conducteur s'il est mouillé ou si la tension est très élevée. Du bois humide, par exemple, n'est plus un bon isolant.
4. Pourquoi a-t-on besoin des deux ?
Dans une installation électrique, on utilise ensemble conducteurs et isolants :
- le fil électrique a une âme en cuivre (conducteur) qui transporte le courant, et une gaine en plastique (isolant) qui empêche le courant de passer dans la main de celui qui le touche ou dans un autre fil ;
- les outils d'électricien (tournevis, pinces) ont des manches isolants en plastique ou en caoutchouc ;
- les prises et les interrupteurs ont un boîtier en plastique ;
- sur les poteaux des lignes électriques, les câbles sont fixés à des isolateurs en verre ou en porcelaine, pour que le courant ne passe pas dans le poteau.
Exemple
Question : pourquoi la gaine d'un fil électrique ne doit-elle jamais être abîmée ?
Réponse pas à pas :
- La gaine est en plastique : c'est un isolant, elle empêche le courant de sortir du fil.
- Si elle est abîmée, le cuivre conducteur est à nu.
- Une personne qui touche le cuivre nu peut être traversée par le courant (électrisation), car le corps humain est conducteur.
- Deux fils nus qui se touchent peuvent aussi provoquer un court-circuit et un incendie.
Conclusion : un fil dont la gaine est abîmée doit être réparé ou remplacé par un adulte compétent, courant coupé.
Exemple
Question : Lansana place une pièce de monnaie entre les deux pinces : la lampe brille. Il place ensuite une pièce recouverte d'une épaisse couche de peinture : la lampe reste éteinte. Explique.
Réponse : la pièce est en métal, donc conductrice : la lampe brille. La peinture, elle, est isolante : elle empêche le contact entre les pinces et le métal. Le circuit reste ouvert. Pour tester un objet, il faut que les pinces touchent directement le matériau.
Méthode
Pour conclure un test de conduction :
- Je vérifie d'abord le montage (pinces en contact : la lampe brille).
- Je teste l'objet, pinces bien en contact avec le matériau lui-même.
- Lampe allumée : j'écris « conducteur ». Lampe éteinte : j'écris « isolant ».
- Je rappelle que la conclusion vaut pour la pile utilisée : avec le secteur, un matériau mouillé peut être dangereux.
3Je retiens
Je retiens
Un conducteur électrique laisse passer le courant ; un isolant électrique ne le laisse pas passer.
Test de conduction : on place l'objet dans un circuit ouvert ; si la lampe brille, le matériau est conducteur.
Tous les métaux sont conducteurs (fer, cuivre, aluminium…), ainsi que le graphite.
Plastique, verre, caoutchouc, bois sec, papier, air sec sont isolants.
L'eau courante, l'eau salée et le corps humain sont conducteurs : danger avec le secteur (220 V).
Un fil électrique : âme en cuivre (conducteur) + gaine en plastique (isolant) pour la sécurité.
4Erreurs fréquentes
- Croire que l'eau est toujours isolante parce que la lampe ne s'allume pas avec une petite pile : avec le secteur, l'eau courante conduit assez pour électriser une personne.
- Oublier de vérifier le montage avant le test : si une pile est usée, on croit à tort que tous les objets sont isolants.
- Tester un objet peint ou rouillé sans gratter : la peinture isole et fausse le résultat.
- Penser que le corps humain est isolant : il est conducteur, c'est ce qui rend le courant du secteur dangereux.
5Je m’exerce
1Exercice 1
Recopie et complète :
a) Un matériau qui laisse passer le courant est un …
b) Tous les … sont de bons conducteurs.
c) La gaine d'un fil électrique est en …, qui est un …
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a) Un matériau qui laisse passer le courant est un conducteur.
b) Tous les métaux sont de bons conducteurs.
c) La gaine d'un fil électrique est en plastique, qui est un isolant.
2Exercice 2
Classe en conducteurs et isolants : cuivre, verre, clou en fer, gomme en caoutchouc, papier d'aluminium, sachet plastique, mine de crayon, bois sec.
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- Conducteurs : cuivre, clou en fer, papier d'aluminium, mine de crayon.
- Isolants : verre, gomme en caoutchouc, sachet plastique, bois sec.
3Exercice 3
Aïssatou teste une cuillère en inox (un acier) et une cuillère en plastique avec le montage du test de conduction.
a) Dans quel cas la lampe brille-t-elle ?
b) Laquelle des deux cuillères est conductrice ?
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a) La lampe brille avec la cuillère en inox.
b) La cuillère en inox est conductrice (c'est un métal) ; la cuillère en plastique est isolante.
4Exercice 4
Réponds par vrai ou faux et corrige.
a) Le bois sec est un conducteur.
b) Le corps humain est conducteur.
c) Un isolant reste toujours isolant, même mouillé.
d) Les outils d'électricien ont des manches isolants.
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a) Faux : le bois sec est un isolant.
b) Vrai.
c) Faux : un isolant mouillé peut devenir conducteur.
d) Vrai.
5Exercice 5
Pendant la saison des pluies, à Kindia, un fil électrique est tombé dans une flaque d'eau, près de la route. Mamadou veut le déplacer avec un bâton mouillé.
a) Pourquoi ce fil est-il dangereux ?
b) Pourquoi l'eau de la flaque augmente-t-elle le danger ?
c) Le bâton mouillé le protège-t-il ? Justifie.
d) Que doit faire Mamadou ?
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a) Le fil peut être encore alimenté par le courant du secteur : s'il est abîmé, son métal conducteur peut être à nu.
b) L'eau de pluie qui a coulé sur le sol est conductrice : le courant peut passer par la flaque et atteindre une personne qui marche dedans.
c) Non : le bois mouillé n'est plus un bon isolant, le courant peut le traverser et atteindre Mamadou.
d) Mamadou ne doit ni toucher le fil ni s'approcher de la flaque. Il doit éloigner les autres enfants et prévenir immédiatement un adulte, qui alertera le service d'électricité.
Cherche d’abord seul, sur ton cahier, puis ouvre le corrigé pour comparer.
6Je vérifie
Choisis une réponse pour chaque question : la correction s’affiche aussitôt.
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