--- title: "Conducteurs et isolants" book: "Physique du primaire et du collège" subject: physics language: fr chapter: 22 exercises: 11 source: https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/22-conducteurs-et-isolants --- # Chapitre 22 — Conducteurs et isolants Pourquoi les fils électriques sont-ils en métal — mais habillés de plastique ? Pourquoi le petit pont de l’[interrupteur](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#ex-g3-first-electric-circuit-switch) laisse-t-il passer le courant, alors que son boîtier garde tes doigts en sécurité ? L’an dernier, nous fermions des boucles ; cette année, nous demandons quelles matières l’électricité peut traverser. La réponse range toutes les matières en deux catégories : les [conducteurs](#def-g4-conductors-insulators-conductor) et les [isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ## 22.1 Le testeur **Méthode 22.1 (Construire un testeur).** Construis la boucle de l’an dernier — [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery), fils, lampe — mais en laissant une coupure volontaire : deux extrémités de fil libres, écartées d’une largeur de doigt. 1. mettre les deux extrémités libres en contact : la lampe s’allume — le testeur fonctionne ; 2. combler la coupure avec l’objet à l’essai, une extrémité métallique pressée fermement contre chaque fil ; 3. observer la lampe : allumée, l’électricité a traversé l’objet ; éteinte, elle n’a pas pu. La lampe donne la réponse : elle s’allume exactement quand l’objet testé complète la boucle. ![Le testeur : une boucle en bon état avec une seule coupure. Ce qui comble la coupure est l’objet à l’essai — la lampe montre si le courant le traverse.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-d39f1dc5ccc4.svg) *Le testeur : une boucle en bon état avec une seule coupure. Ce qui comble la coupure est l’objet à l’essai — la lampe montre si le courant le traverse.* ## 22.2 Conducteurs et isolants **Définition 22.2 (Conducteur).** Un *conducteur* est une matière qui laisse l’électricité la traverser. Dans le testeur, un conducteur qui comble la coupure ferme la boucle et allume la lampe. **Définition 22.3 (Isolant).** Un *isolant* est une matière qui bloque l’électricité. Combler la coupure avec un isolant laisse la boucle aussi ouverte qu’avant : la lampe reste éteinte. **Exemple 22.4 (Une matinée d’essais).** Résultats d’un testeur de classe : un trombone en acier — allumée. Une pièce de monnaie — allumée. Du papier d’aluminium — allumée. Une clé — allumée. Une règle en plastique — éteinte. Un crayon en bois — éteinte. Une bille de verre — éteinte. Une gomme en caoutchouc — éteinte. Une bande de papier — éteinte. La régularité saute aux yeux : les objets qui allument la lampe sont tous en métal. **Proposition 22.5 (Les métaux conduisent).** Tous les métaux conduisent l’électricité — le fer, le cuivre, l’aluminium, l’or, tous sans exception, ce qui explique que les caprices de l’[aimant](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) pour le fer nous aient surpris alors que le testeur, lui, ne nous surprendra jamais. La plupart des autres [solides](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/14-solides-liquides-gaz#def-g3-solids-liquids-gases-solid) de tous les jours — plastique, bois, verre, caoutchouc, papier, cire — sont des [isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator). **Remarque 22.6 (Conducteur ne veut pas dire magnétique).** Ne confonds pas les deux talents des métaux. L’[aimant](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) ne choisit que le fer et sa famille ; le courant électrique est bien moins difficile et traverse *tous* les métaux. Le papier d’aluminium qui ignorait ton [aimant](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet) conduit le courant à merveille — deux jeux différents, deux règles différentes. ## 22.3 Conducteurs et isolants travaillent ensemble **Exemple 22.7 (Anatomie d’un fil).** Regarde l’extrémité du câble d’une lampe, là où il entre dans la fiche : à l’intérieur court du cuivre brillant — un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor), la route du courant ; tout autour s’enroule du plastique coloré — un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator), la clôture de la route. Le cuivre fait le travail ; le plastique garde le courant dedans et tes doigts dehors. Tous les câbles de ta maison associent les deux : un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) à l’intérieur d’un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator). ![Un câble électrique déshabillé : une route de cuivre pour le courant, à l’intérieur d’une clôture de plastique pour la sécurité.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/fig-5bd5d0c89cac.svg) *Un câble électrique déshabillé : une route de cuivre pour le courant, à l’intérieur d’une clôture de plastique pour la sécurité.* ![L’extrémité coupée d’un câble, en vrai : des brins de cuivre brillants — le conducteur — à l’intérieur de leur gaine de plastique colorée — l’isolant.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/physics-1/g4-conductors-insulators/img-8d572e6def44.jpg) *L’extrémité coupée d’un câble, en vrai : des brins de cuivre brillants — le [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) — à l’intérieur de leur gaine de plastique colorée — l’[isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator).* **Exemple 22.8 (Lire les objets de tous les jours).** Beaucoup d’objets s’expliquent maintenant tout seuls. L’[interrupteur](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#ex-g3-first-electric-circuit-switch) : un pont de métal (il doit porter le courant) dans un boîtier de plastique (ton doigt, lui, ne doit pas). Le tournevis de l’électricien : lame d’acier, manche [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) épais. La prise : du métal bien au fond, du plastique en façade. Les pylônes portent des câbles de métal nus, hauts et hors d’atteinte, suspendus à de longs disques [isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator) pour que le courant ne fuie pas dans le pylône. **Remarque 22.9 (L’eau, les humains, et la raison des règles).** Il reste un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) à nommer : les *objets humides* — y compris la peau humaine humide. Nous conduisons mal, mais la prise de courant pousse si puissamment que « mal » suffit largement. Voilà la raison profonde des règles de sécurité que tu connais : ne jamais mettre les doigts dans une prise, ne jamais toucher un appareil électrique avec les mains mouillées, tenir les sèche-cheveux loin de la baignoire. Le testeur à [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) est sans danger *parce que* la poussée d’une [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) est minuscule ; la prise, elle, ne pardonne rien. ## 22.4 Exercices **Exercice 22.1 ★.** Qu’est-ce qu’un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) ? Un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) ? Lequel des deux allume la lampe du testeur ? **Solution de Exercice 22.1.** Un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) laisse l’électricité le traverser ; un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) la bloque. C’est le [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) qui allume la lampe — il ferme la boucle. **Exercice 22.2 ★.** Range en [conducteurs](#def-g4-conductors-insulators-conductor) et [isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator) : une cuillère en acier ; un bouchon de liège ; du papier d’aluminium ; un verre ; une pièce en cuivre ; une brique de plastique. **Solution de Exercice 22.2.** [Conducteurs](#def-g4-conductors-insulators-conductor) : la cuillère en acier, le papier d’aluminium, la pièce en cuivre. [Isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator) : le bouchon de liège, le verre, la brique de plastique. **Exercice 22.3 ★.** Avant tout essai, comment vérifier que le testeur lui-même fonctionne ? Pourquoi cette vérification est-elle importante ? **Solution de Exercice 22.3.** Mettre les deux extrémités libres directement en contact : la lampe doit s’allumer. Si le testeur lui-même est en panne, tous les objets sembleraient être des [isolants](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — la vérification évite d’accuser des innocents. **Exercice 22.4 ★.** Un objet à l’essai laisse la lampe éteinte. Donne deux raisons possibles — l’une au sujet de l’objet, l’autre au sujet d’un essai mal fait. **Solution de Exercice 22.4.** Soit l’objet est un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — soit l’essai a été mal fait : une extrémité de fil posée sur de la peinture, du vernis ou de la saleté au lieu d’appuyer fermement sur la matière nue de l’objet (ou une connexion s’est détachée). **Exercice 22.5 ★.** Pourquoi le câble d’une lampe est-il en cuivre à l’intérieur et en plastique à l’extérieur ? Quel métier fait chaque matière ? **Solution de Exercice 22.5.** Le cuivre conduit : c’est la route du courant jusqu’à la lampe. Le plastique isole : il garde le courant dans le fil et les doigts en sécurité à l’extérieur. **Exercice 22.6 ★.** Dans un [interrupteur](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#ex-g3-first-electric-circuit-switch), quelle partie est conductrice et laquelle est isolante ? Pourquoi a-t-il besoin des deux ? **Solution de Exercice 22.6.** Le petit pont de métal conduit — il doit fermer la boucle quand l’[interrupteur](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#ex-g3-first-electric-circuit-switch) est allumé. Le boîtier isole — des doigts s’y appuient toute la journée. Sans le pont, pas de [lumière](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/3-la-lumiere-et-les-ombres#def-g1-light-and-shadows-source) ; sans le boîtier, pas de sécurité. **Exercice 22.7 ★.** Le papier d’aluminium ignore complètement un [aimant](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet). Allumera-t-il la lampe du testeur ? Quelle règle répond, et contre quelle confusion [Remarque 22.6](#rem-g4-conductors-insulators-notmagnet) met-elle en garde ? **Solution de Exercice 22.7.** Oui — l’aluminium est un métal, et tous les métaux conduisent. L’avertissement : être magnétique et être [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) sont deux talents différents ; la règle du fer, propre à l’[aimant](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/6-les-aimants#def-g1-magnets-magnet), ne dit rien sur la conduction. **Exercice 22.8 ★.** Un crayon, c’est du bois avec une mine de graphite. Le testeur de Nino reste éteint à travers le bois verni, mais s’allume faiblement d’une pointe à l’autre en passant par le graphite taillé aux deux bouts. Qu’a découvert Nino sur les deux matières du crayon ? **Solution de Exercice 22.8.** Le bois (et le vernis) est un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator), mais la mine de graphite à l’intérieur est un [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) — un rare [conducteur](#def-g4-conductors-insulators-conductor) qui n’est pas un métal, courant caché d’un bout à l’autre du crayon. **Exercice 22.9 ★.** Pourquoi les tournevis et les pinces des électriciens ont-ils d’épais manches en plastique ? Quelle matière protège qui ? **Solution de Exercice 22.9.** C’est l’[isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) qui protège l’humain : si le métal de l’outil touche un jour quelque chose d’électrique, l’épais manche de plastique empêche le courant de passer dans la main. **Exercice 22.10 ★★.** Une chaîne de collier donne « allumée » dans le testeur ; un collier de perles en bois donne « éteinte » ; un collier de perles de métal nouées sur un gros fil de coton donne « éteinte » aussi — alors que chaque perle conduit ! Explique le troisième résultat en suivant la route du courant, de perle en perle. **Solution de Exercice 22.10.** Le courant doit parcourir toute la route. Dans la chaîne, chaque maillon de métal touche le suivant : la route de métal est complète. Dans le collier de perles, entre une perle de métal et la suivante s’étend un bout de nœud de coton — un [isolant](#def-g4-conductors-insulators-insulator) — si bien que la route est coupée à chaque perle : éteinte, malgré tous ces [conducteurs](#def-g4-conductors-insulators-conductor). **Exercice 22.11 ★★.** Pourquoi est-il bien plus dangereux de toucher des appareils électriques avec les mains mouillées qu’avec les mains sèches ? Et pourquoi le testeur à [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) est-il sans danger pour tes expériences alors que la prise ne l’est jamais ? Sers-toi de [Remarque 22.9](#rem-g4-conductors-insulators-safety). **Solution de Exercice 22.11.** La peau humide conduit bien mieux que la peau sèche : des mains mouillées offrent donc au courant une route facile à travers le corps. Le testeur à [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) est sans danger parce que la poussée d’une [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) est minuscule ; celle de la prise est des centaines de fois plus puissante — à travers une peau humide, elle peut être mortelle, et c’est pourquoi les règles autorisent les jeux avec une [pile](https://one-course.com/books/physics/1/fr/chapter/16-un-premier-circuit-electrique#def-g3-first-electric-circuit-battery) et interdisent les prises, toujours.