Fils électriques liquides
Dessinez des « fils » en utilisant du graphite et du verre liquide !
Réactifs
Sécurité
- Portez des gants et des lunettes de protection.
- Réalisez l’expérience sur le plateau en plastique.
- Respectez les consignes de sécurité lorsque vous travaillez avec des piles.
- Éviter tout contact des produits chimiques avec les yeux ou la bouche.
- Éloigner les jeunes enfants, les animaux et les personnes sans équipement de protection des yeux de la zone où sont réalisées les expériences.
- Ranger ce coffret d’expériences hors de portée des enfants de moins de 10 ans.
- Nettoyer la totalité du matériel après utilisation.
- S’assurer que tous les récipients sont hermétiquement fermés et convenablement stockés après utilisation.
- S’assurer que tous les récipients vides sont correctement éliminés.
- Ne pas utiliser d’autre matériel que celui fourni avec le coffret ou recommandé dans la notice d’utilisation.
- Ne pas remettre les denrées alimentaires dans leur récipient d’origine. Les jeter immédiatement.
- En cas de contact avec les yeux : laver abondamment à l’eau en maintenant les yeux ouverts si nécessaire. Consulter immédiatement un médecin.
- En cas d’ingestion : rincer la bouche abondamment avec de l’eau, boire de l’eau fraîche. Ne pas faire vomir. Consulter immédiatement un médecin.
- En cas d’inhalation : transporter la personne à l’extérieur.
- En cas de contact avec la peau et de brûlures : laver abondamment à l’eau la zone touchée pendant au moins 10 minutes.
- En cas de doute, consulter un médecin sans délai. Emporter le produit chimique et son récipient.
- En cas de blessure, toujours consulter un médecin.
- L’utilisation incorrecte des produits chimiques peut engendrer des blessures et nuire à la santé. Réaliser uniquement les expériences décrites dans les instructions.
- Ce coffret d’expériences est à utiliser uniquement par des enfants de plus do 10 ans.
- Compte tenu de très grandes variations des capacités des enfants, même au sein d’un groupe d’âge, il convient que les adultes surveillants apprécient avec sagesse quelles sont les expériences appropriées et sans risque pour les enfants. Il convient que les instructions permettent aux adultes surveillants d’évaluer chacune des expériences afin de pouvoir déterminer son adéquation à un enfant particulier.
- Il convient que l’adulte surveillant s’entretienne des avertissements et des informations de sécurité avec l’enfant ou les enfants avant de commencer les expériences. Il convient d’accorder une attention particulière à la sécurité lors de la manipulation d’acides, d’alcalis et de liquides inflammables.
- Il convient que la zone où sont réalisées les expériences soit sans obstacle et ne soit pas située près d’une réserve de denrées alimentaires. Il convient qu’elle soit bien éclairée et aérée, et à proximité d’une adduction d’eau. Il convient d’utiliser une table solide dont la surface est résistante à la chaleur.
- Il convient d’utiliser complètement les substances contenues dans des emballages non refermables au cours d’une expérience, c’est-à-dire après l’ouverture de l’emballage.
FAQ et dépannage
Il est important que votre ligne commence sur un bord de la feuille, car la pince crocodile noire doit pouvoir se connecter à la ligne de graphite. La ligne doit être ininterrompue du début à la fin.
Tout d’abord, assurez-vous que les piles ont été correctement insérées dans le porte-piles. Si tout a été configuré correctement, mais que la LED ne s’allume toujours pas, essayez de changer les piles.
Ensuite, vérifiez à nouveau que les fils sont correctement connectés. La pince crocodile rouge devrait être connectée à la jambe longue et droite de la diode, tandis que la pince noire devrait être connectée au bord du papier, dans la ligne de graphite. Assurez-vous que les pinces crocodile sont fixées au métal, et non à l’isolant.
Enfin, si la diode ne s’allume toujours pas, appliquez une nouvelle couche du mélange en retraçant la première ligne. Faites en sorte que la ligne soit épaisse et continue.
Si rien de ce qui précède ne fonctionne, essayez avec une autre diode du coffret d’expériences.
Vous pouvez également nous en informer – nous trouverons une solution ensemble !
Si vous tamisez les lumières, vous pourrez voir plus facilement la LED briller. Essayez de poser la jambe repliée de la LED à différents endroits sur la ligne de graphite. Vous remarquerez que plus la jambe repliée se trouve près de la pince crocodile noire, plus la diode brille. N’ayez pas peur d’expérimenter !
Instructions pas à pas
Pour fabriquer des fils liquides, vous devez mélanger du graphite avec du verre liquide. En réalité, c’est le graphite qui conduit l’électricité tandis que le verre liquide aide simplement à maintenir la poudre de graphite en une pâte épaisse.
Vous pouvez utiliser la buse de bouteille pour appliquer le « fil ».
Fixez la plus longue jambe « + » d’une LED à votre porte-piles. Vous pouvez également utiliser les piles que vous avez fabriquées dans l’autre expérience de ce coffret.
Connectez la pince crocodile noire « − » à votre dessin conducteur et touchez votre dessin à un autre endroit avec la jambe repliée « − » de votre LED.
Comme vous pouvez le constater, votre dessin conduit assez bien l’électricité. Toutefois, plus le chemin reliant la pince crocodile « − » à la jambe « − » de la LED est long et mince, moins la connexion est bonne. C’est parce que le fil liquide offre une résistance électrique assez élevée. Les fils métalliques ordinaires ont également une résistance électrique, mais elle est beaucoup plus faible. Si votre fil était en cuivre, vous auriez besoin d’un très long bout pour atténuer la luminosité de votre LED, alors que quelques centimètres du fil liquide suffisent.
Élimination des déchets
Veuillez vous reporter aux réglementations locales pour la collecte des déchets chimiques. Jetez les autres déchets solides avec les ordures ménagères.
Description scientifique
Comment un fil liquide peut-il conduire l’électricité ?
Chaque appareil électroménager s’appuie sur un système électrique : pour fonctionner, il a besoin qu’un courant électrique le traverse. Pour que le courant puisse traverser un tel appareil, il a besoin d’un bon conducteur – un matériau qui transmet bien l’électricité. Ces conducteurs sont généralement des fils métalliques, car les fils métalliques peuvent facilement transférer les électrons (de minuscules particules chargées négativement) d’un endroit à un autre et faire circuler l’électricité à travers l’appareil.
Mais les métaux ne sont pas les seuls matériaux qui transmettent bien l’électricité ! Le graphite peut également servir de conducteur. Cette expérience est basée sur le mélange du graphite avec une solution de silicate de sodium Na2xSiyO2y+x, aussi connue sous le nom de verre liquide.
Même un petit trait de graphite ou une marque de crayon peut conduire l’électricité, mais ces « fils » ne sont pas assez épais pour être de bons conducteurs. Le verre liquide agit comme une colle, qui épaissit le fil liquide et aide les fragments de graphite à adhérer les uns aux autres. Mettre en contact la diode et ce fil permet de fermer le système électrique : la diode brille alors, car le courant électrique circule dans le circuit !
Ce mélange peut être appliqué sur n’importe quelle surface plane, mais il doit toujours être continu : le circuit doit ainsi pouvoir être fermé par le simple contact avec la diode !
Comment le graphite peut-il conduire l’électricité, alors qu’il n’est pas un métal ?
Le graphite est composé d’atomes de carbone, et le carbone n’est pas un métal. Comment le graphite peut-il alors agir comme un conducteur ?
Le graphite peut agir comme conducteur grâce à sa structure en couches unique, qui donne à ses électrons la possibilité de se déplacer plus librement qu’ils ne le feraient autrement. Cette structure est très importante. Les diamants, qui sont également constitués d’atomes de carbone, ne peuvent pas servir de conducteurs, car ils ne sont pas constitués de cette façon !
Fait intéressant : la conductivité du graphite dépend aussi de la direction dans laquelle le courant électrique se déplace. Le courant peut circuler le long des couches de graphite des milliers de fois plus facilement que perpendiculairement à celles-ci.
Avec quoi d'autre pouvons-nous faire des fils électriques ?
Les fils sont surtout faits de métaux car ce sont les meilleurs conducteurs. Parmi tous les métaux, c'est l'argent qui offre la meilleur conductivité, mais comme il coûte cher, son usage est limité à certaines applications dans l'électronique. L'argent et l'or sont utilisés comme contacts dans les minuscules fils de micro-puces. Le cuivre est courant dans les systèmes électriques domestiques, mais son prix et sa résistance médiocre à la tension peuvent poser problème à plus grande échelle ; les lignes électriques sont équipées de fils en acier moins cher, ce qui représente un léger compromis en termes de perte de chaleur.
Qu'en est-il des fils électriques liquides ?
Certaines colles électroconductrices contiennent des particules d'argent : lorsqu'elle sèche, la couche de colle devient conductrice. Elles sont utilisées pour réparer certains circuits électriques, comme les chauffages de vitres de voiture, lorsqu'il est impossible de changer les fils. Parfois, le métal n'est pas présent dans la solution sous sa forme métallique : il est plutôt dispersé sous forme d'ions. La couche métallique est alors forcée de précipiter à partir du liquide à l'aide de produits chimiques ou même de lasers. Cela peut sembler trop élaboré, voire exotique, mais vous tenez chaque jour un appareil de ce type dans vos mains : votre smartphoneles culbuteurs ! L'antenne de votre smartphone a probablement été fabriquée exactement de cette manière : à un moment donné, des ions métalliques ont été déposés sur un composant en plastique pour former un revêtement métallique solide capable de capter les ondes radio.
