Le testeur de materiaux

Utilisation d'une boîte de test fabriquée en découpeuse laser pour analyser les propriétés électriques des objets environnants et trier la matière entre corps conducteurs et isolants.

Difficulté

Easy Facile

Durée

30 minute(s) minute(s)

Disciplines scientifiques

Electricité, Science de la matière, Physique

Électricité, Découpe laser, Matériaux, Conducteur, Isolant, Kif, itifederBrest2026 Le_testeur_de_materiaux_IMG_20260915_153716.jpg

Introduction

Transformez une simple boîte en bois en un véritable "scanner " ! En touchant ses bornes avec différents objets de votre quotidien, découvrez instantanément quels matériaux cachent des autoroutes pour l'électricité et lesquels lui barrent la route.

• Matériel et outils
• Fichiers

MDF (Medium Density Fiberboard) <div></div><div>MDF : medium Density Fiberboard ou panneau de densité moyenne est un panneau de particules de bois aglomérées avec de la colle.

MDF (Medium Density Fiberboard)

LED <div></div><div>LED signifie Light Emiting Diod (Diode Electro-Luminescente).

LED

Résistance <div></div><div>Une résistance est un composant électronique ou électrique dont la principale caractéristique est d'opposer une plus ou moins grande résistance (mesurée en ohms) à la circulation du courant électrique.

Résistance

Pile 1,5V <div>[[File:]]</div><div>pile 1,5 Volt

Pile 1,5V

Coupleur de piles <div></div><div>Boitier permettant de regrouper des piles ensemble tant d'un point de vue mécanique qu'électrique

Coupleur de piles

Connecteur rapide de type Wago <div></div><div>Connecteur électrique rapide pour fils souples ou rigides

Connecteur rapide de type Wago

Pistolet à colle ou pistocolle <div></div><div>Il s'agit d'un pistolet qui fait fondre des battent de colles

Pistolet à colle ou pistocolle

Cable a pince crocodile <div></div><div>Ces cables sont munis à leurs extrémités de pinces crocodiles pour pouvoir se connecter facilement sur différents types d'objets

Cable a pince crocodile

Pince à dénuder <div></div><div>Pince pour dénuder les bouts des fils électriques

Pince à dénuder

Le_testeur_de_materiaux_Boitier_testeur_de_continuit_.svg

Étape 1 - Déroulement

Précision sur le matériel à utiliser :

• Led : il s'agit d'une led de 10 mm de diamètre. On peut en choisir une plus petite. Il faudra alors modifier le fichier pour adapter la taille du trou central au diamètre de la led. Pour la couleur choissez une led rouge, verte ou orange (Jaune). Les leds bleus ou blanches éclaireront moins.
• La plaque de MDF mesurera environ 30 x 30 cm et 3 mm d'épaisseur. On peut la remplacer par du contre plaqué de même épaiseur.

1. Réaliser le boitier (Etape 2 et 3)
2. Dérouler l'animation (Etapes 5 et suivantes)

Si le boitier est déjà réalisé, vous pouvez passer directement à l'étape 4

Valeur de résistance à choisir :

Pour une led rouge, verte ou jaune : 33 ohms

Pour une led bleue ou blanche : aucune

Étape 2 - Fabrication du boitier

Cette étape doit être réalisée en amont de l'expérience.

1. Découper les pièces du boitier dans du MDF de 3mm d'épaisseur. à l'aide d'une découpeuse laser. Les traits noirs sont à découper, les traits rouges et bleus sont à graver, de préférence avec des largeurs plus importantes pour les traits rouges.
2. Assembler les pièces ensemble. Elles ne sont pas repérées mais sont toutes détrompées.
3. Inserez la led dans le trou prévu pour et collez là à la colle chaude à l'intérieur du boitier. Prendre soin de positionner la cathode (la plus courte a l'opposé des trous. Fixer la led à la colle chaude.
4. Coller à la colle chaude le coupleur de piles à l'intérieur de la boite en veillant à pouvoir l'ouvrir une fois qu'il sera collé.

Étape 3 - Installation électronique dans le boitier

1. A l'aide d'un connecteur rapide Wago, relier le fil noir du boitier de piles à la patte la plus courte de la led après avoir dénudé le fil noir sur environ 9mm.
2. Reliez la plus longue des pattes de la led à une des pattes de la résistance à l'aide d'un connecteur rapide Wago.
3. Passer une des extrémités du fil rouge (avec les 2 pinces crocodile) dans le trou relié à la borne "+" de la pile et connecter le, à l'aide de la pince crocodile, au fil rouge du boitier de pile après avoir dénudé celui-ci sur environ 7 mm
4. Passer une des extrémités du fil noir dans le trou restant connectez le au fil rouge du boitier de piles après avoir dénudé celui-ci sur environ 7 mm
   

Si vous utilisez une led bleue ou blanche, la résistance est inutile. Vous relierez directement le fil rouge (avec les 2 pinces crocodile) à la pate la plus courte de la led .

Vérification du fonctionnement :

• mettre 2 piles dans le boitier et le fermer.
• En mettant en contact les fils rouge et noir la led doit s'allumer (photo 5).

Étape 4 - Autre option d'alimentation

On peut utiliser une "power bank" à la place du coupleur de piles et des piles. Il faudra veiller à en prendre une de taille compatible avec le boitier.

Attention : la power bank délivre une tension supérieurs au coupleur de pile (5V au lieu de 3V) il faudra adapter la valeur de la résistance (150 ohms pour une led rouge, vertes ou jaunes et 120 ohms pour une led blanche ou bleue.

1. Découvrir les fils du cable USB et les dénuder sur 5 à 7 mm
2. Remplacer le boitier de piles par la power bank dans l'étape 3. Prendre garde à laisser la prise de chargement de la power bank accessible.

Étape 5 - Animation : La boite au centre de la table

Une boite avec 2 fils : un fil rouge et un fil noir est au centre de la Table , l’objectif est de demander aux enfants à quoi peut bien servir cette boite.

Ils peuvent prendre la boite, la regarder sous toutes ses coutures. Par déduction et avec l’aide de l’animatrice·eur , les enfants vont découvrir que parfois la lumière s’allume et parfois non .

Étape 6 - La phase d'investigation et de test

On présente plusieurs objets aux enfants. Pour chaque objet, ils placent un objet à tester (par exemple une règle métallique) entre les fils rouge et noir.

Pour chaque essai, ils observent la réaction de la LED, puis retirent l'objet et recommencent avec un autre objet (une gomme, une règle).

Comment ça marche ?

Observations : que voit-on ?

Lorsque l'on pose un objet métallique (trombones, clés, ciseaux, papier aluminium) entre les fils rouges et noir , la LED s'allume immédiatement. En revanche, si on y dépose un objet en plastique, en bois, en tissu ou en gomme, la LED reste éteinte. Le signal ne s'active que pour une catégorie bien précise d'objets.

Mise en garde : qu'est-ce qui pourrait faire rater l'expérience ?

• L'inversion des polarités : Une LED a un sens obligatoire (+ et -). Si elle est montée à l'envers dans la boîte, le courant ne passera pas, même avec un excellent conducteur.
• Le faux contact interne : S'assurer que les fils rouge et noir touchent parfaitement les fils de la pile et les pattes de la LED à l'intérieur de la boîte.
• Objets peints ou vernis : Certains métaux recouverts d'une couche de peinture isolante peuvent fausser le test. Il faut tester sur les zones métalliques à nu.

Explications

Pour que l'électricité circule et allume la LED, elle doit pouvoir faire un voyage complet en boucle fermée, en partant d'un côté de la pile pour revenir de l'autre. L'espace vide de 2 cm casse cette boucle. Les métaux possèdent des électrons libres capables de se déplacer très facilement d'un atome à un autre. Ils agissent comme un pont qui ferme le circuit et laisse passer le courant.

Plus d'explications

La capacité d'un matériau à laisser circuler librement les charges électriques s'appelle la conductivité. À l'inverse, dans le plastique, la gomme ou le bois, les électrons sont fermement attachés à leurs atomes et ne peuvent pas bouger. On appelle ces matériaux des isolants.

Applications : dans la vie de tous les jours

Ce principe dicte le choix de tous nos objets techniques : les fils électriques de nos appareils sont en cuivre (conducteur) pour transporter l'énergie, mais ils sont entourés de plastique (isolant) pour nous protéger des risques d'électrisation.

Éléments pédagogiques

Objectifs pédagogiques

• Expérimenter un protocole scientifique simple pour tester la nature de la matière.
• Distinguer et classer les matériaux en deux grandes familles (conducteurs et isolants).
• Formuler des conclusions basées sur l'observation directe du comportement d'un circuit.

Pistes pour animer l'expérience

Mettre en place un **tableau des prédictions**. Avant de poser un objet sur lentre les fils , l'animatrice demande aux enfants d'émettre une hypothèse : "À votre avis, autoroute ou mur pour l'électricité ?". Cela suscite le débat (notamment sur des pièges comme la mine de crayon en graphite ou l'eau) et permet au jeune public de valoriser leur logique de réflexion.

Dernière modification 17/09/2026 par user:Laurent UOF.

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