A physics lessonUne leçon de physique

Materials:
Conductors
& Insulators Les matériaux :
conducteurs
et isolants

What lets electric current through, and what stops it? Qu’est-ce qui laisse passer le courant électrique, et qu’est-ce qui l’arrête?
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Chapter 1Chapitre 1Testing a materialTester un matériau

The Conductivity TesterLe testeur de conductivité

To find out whether a material conducts, make it part of a circuit and watch the lamp.Pour savoir si un matériau conduit le courant, place-le dans un circuit et observe la lampe.
+−

METAL SPOON: LAMP ONCUILLÈRE DE MÉTAL : ALLUMÉE

+−

ERASER: LAMP OFFGOMME À EFFACER : ÉTEINTE

  1. Build a circuit with a battery, a lamp and three wires. Leave a gap between two bare wire ends.
  2. Touch both bare ends to the object you want to test.
  3. The lamp lights: the object closes the loop. It is a conductor.
  4. The lamp stays off: the loop is still open. It is an insulator.
  1. Monte un circuit avec une pile, une lampe et trois fils. Laisse une brèche entre deux bouts de fil dénudés.
  2. Pose les deux bouts dénudés sur l’objet à tester.
  3. La lampe s’allume : l’objet ferme la boucle. C’est un conducteur.
  4. La lampe reste éteinte : la boucle reste ouverte. C’est un isolant.

💡 Try it in the TesterEssaie-le dans le testeur

The object becomes a piece of the loop: the current has to go through it.L’objet devient un morceau de la boucle : le courant doit passer à travers.
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Chapter 1Chapitre 1Testing a materialTester un matériau

Predict, Test, Write It DownPrédire, tester, noter

A scientist guesses first, then checks, and keeps a record of what really happens.Un scientifique devine d’abord, vérifie ensuite et note ce qui se passe vraiment.
ObjectObjetMy predictionMa prédictionLampLampeResultRésultat
🔑 KeyClé conductorconducteur litallumée conductorconducteur ✓
📏 Plastic rulerRègle de plastique insulatorisolant offéteinte insulatorisolant ✓
🥄 Metal spoonCuillère de métal conductorconducteur litallumée conductorconducteur ✓
✏️ Pencil leadMine de crayon insulatorisolant dimfaible conductorconducteur ✗
🫚 Glass jarPot en verre insulatorisolant offéteinte insulatorisolant ✓
🪙 CoinPièce de monnaie conductorconducteur litallumée conductorconducteur ✓
A fair testUn test juste
Same battery, same lamp, same wires: change only the object. Then the lamp tells you about the object, not about the rest. Même pile, même lampe, mêmes fils : change seulement l’objet. La lampe te renseigne alors sur l’objet, et non sur le reste.
A surprise is good newsUne surprise, c’est une bonne nouvelle
A wrong prediction teaches you something. Pencil lead is not a metal, and yet it conducts! Une prédiction ratée t’apprend quelque chose. La mine de crayon n’est pas un métal, et pourtant elle conduit!
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Chapter 1Chapitre 1Testing a materialTester un matériau

Free Electrons Make the DifferenceLes électrons libres font la différence

Every material contains electrons. What matters is whether they can travel.Toutes les matières contiennent des électrons. Ce qui compte, c’est s’ils peuvent voyager.
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METAL: CONDUCTORMÉTAL : CONDUCTEUR

Some electrons belong to no atom in particular. They wander between the atoms, and the push of a battery sends them all along the wire.

Certains électrons n’appartiennent à aucun atome en particulier. Ils se promènent entre les atomes, et la poussée de la pile les fait tous avancer le long du fil.

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PLASTIC: INSULATORPLASTIQUE : ISOLANT

Each electron stays tied to its atom. It can wiggle on the spot but not travel: the battery pushes, and no current flows.

Chaque électron reste attaché à son atome. Il peut bouger sur place, mais pas voyager : la pile pousse, et aucun courant ne passe.

Colour, shape and size don’t matter: only what the object is made of.La couleur, la forme et la taille n’y changent rien : seule compte la matière de l’objet.
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Chapter 2Chapitre 2ConductorsLes conducteurs

All Metals Conduct, But Not EquallyTous les métaux conduisent, mais pas autant

How well each metal conducts, compared with silver (100).La conductivité de chaque métal, comparée à celle de l’argent (100).
SilverArgent100
CopperCuivre95
GoldOr65
Aluminium60
BrassLaiton≈ 25
IronFer16
Stainless steelAcier inoxydable≈ 2

Graphite would hardly show here: it conducts hundreds of times less well than copper. Still enough to light a lamp! Le graphite se verrait à peine ici : il conduit des centaines de fois moins bien que le cuivre. Assez quand même pour allumer une lampe!

Silver: the championL’argent, le champion
But it’s too expensive for wires. Copper is almost as good and much cheaper: it’s in nearly every cable in your house. Mais il coûte trop cher pour les fils. Le cuivre est presque aussi bon et bien moins cher : il est dans presque tous les câbles de ta maison.
Gold never rustsL’or ne rouille jamais
A very thin layer protects the contacts of connectors and computer chips. Une très mince couche protège les contacts des connecteurs et des puces d’ordinateur.
Aluminium is lightL’aluminium est léger
Big high-voltage lines use it: for kilometres of wire, it is lighter and cheaper than copper. Les grandes lignes à haute tension l’utilisent : sur des kilomètres de fil, il est plus léger et moins cher que le cuivre.
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Chapter 2Chapitre 2ConductorsLes conducteurs

Surprising ConductorsDes conducteurs surprenants

Metals are not the only conductors. These conduct too, only less well.Les métaux ne sont pas les seuls conducteurs. Ceux-ci conduisent aussi, mais moins bien.

Graphite

The “lead” of a pencil is made of carbon, not metal. Draw a thick, dark pencil line on paper: a tester with an LED lights up through it!

La « mine » d’un crayon est faite de carbone, pas de métal. Trace un trait épais et foncé sur du papier : un testeur à DEL s’allume à travers!

Salt waterEau salée

Salt dissolved in water splits into tiny charged particles called ions. They carry the current.

Le sel dissous dans l’eau se sépare en minuscules particules chargées, les ions. Ce sont eux qui transportent le courant.

LemonsCitrons

Their juice is full of ions. Push a copper wire and a galvanized nail into a lemon: you’ve made a battery!

Leur jus est plein d’ions. Plante un fil de cuivre et un clou galvanisé dans un citron : tu as fabriqué une pile!

Your bodyTon corps

It’s full of salty water, so it conducts. Too weakly for a small battery to light a lamp through your hand, but a wall socket pushes hard enough to hurt you.

Il est rempli d’eau salée : il conduit. Trop peu pour qu’une petite pile allume une lampe à travers ta main, mais une prise de courant pousse assez fort pour te blesser.

An LED is more sensitive than a lamp: it can show a weak conductor that leaves a lamp dark. Try both in the Tester!Une DEL est plus sensible qu’une lampe : elle révèle un faible conducteur qui laisse une lampe éteinte. Essaie les deux dans le testeur!
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Chapter 2Chapitre 2ConductorsLes conducteurs

Water: It Depends What’s in ItL’eau : tout dépend de ce qu’elle contient

+ − − + − − + + + − − +
Distilled waterEau distillée
Pure water: almost no ions. The LED stays off.De l’eau pure : presque pas d’ions. La DEL reste éteinte.
Tap waterEau du robinet
A few dissolved salts: the LED glows faintly.Quelques sels dissous : la DEL brille faiblement.
Salt waterEau salée
Lots of ions: the LED shines brightly.Beaucoup d’ions : la DEL brille fort.
Near electricity, all water conductsPrès de l’électricité, toute eau conduit
Bath water, puddles, rain and sweat always contain salts and dirt. Never touch anything electric with wet hands or with your feet in water. L’eau du bain, les flaques, la pluie et la sueur contiennent toujours des sels et de la saleté. Ne touche jamais un appareil électrique avec les mains mouillées ou les pieds dans l’eau.
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Chapter 3Chapitre 3InsulatorsLes isolants

The Insulator FamiliesLes familles d’isolants

Their electrons are held tight. Here are the main families.Leurs électrons sont bien retenus. Voici les grandes familles.

Plastics & rubberPlastiques et caoutchouc

  • cable sheaths, plugs, switches
  • electricians’ gloves and boots
  • erasers, balloons, toys
  • gaines de câbles, fiches, interrupteurs
  • gants et bottes d’électricien
  • gommes à effacer, ballons, jouets

Glass & ceramicsVerre et céramique

  • insulators on power poles
  • the glass of light bulbs
  • plates, mugs, tiles
  • isolateurs des poteaux électriques
  • le verre des ampoules
  • assiettes, tasses, carreaux

Natural materialsMatières naturelles

  • dry wood, paper, cardboard
  • cotton, wool, leather
  • cork, wax
  • bois sec, papier, carton
  • coton, laine, cuir
  • liège, cire

GasesLes gaz

  • air: it keeps the bare wires of power lines apart
  • it only gives way at very high voltage, like lightning
  • l’air : il sépare les fils nus des lignes électriques
  • il ne cède qu’à très haute tension, comme pendant la foudre

Watch out: dry wood and paper insulate, but wet wood and paper let a little current through. Attention : le bois et le papier secs isolent, mais mouillés, ils laissent passer un peu de courant.

⚡ Sort them fast in Quick SortTrie-les vite dans le tri express
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Chapter 3Chapitre 3InsulatorsLes isolants

Insulators Keep Us SafeLes isolants nous protègent

Electric cableCâble électrique

  • The plastic sheath keeps the current inside the copper.
  • La gaine de plastique garde le courant dans le cuivre.

Gloves and bootsGants et bottes

  • Electricians wear thick rubber gloves and boots to work near live wires.
  • Les électriciens portent d’épais gants et bottes de caoutchouc pour travailler près des fils sous tension.

Electrician’s screwdriverTournevis d’électricien

  • A plastic handle, and even the shaft is covered: only the tip is bare metal.
  • Un manche de plastique, et même la tige est recouverte : seule la pointe est en métal nu.

Wall socketPrise de courant

  • The metal contacts hide deep inside a plastic cover, out of reach of fingers.
  • Les contacts de métal sont cachés au fond d’un boîtier de plastique, hors de portée des doigts.
A bird on a wireUn oiseau sur un fil
Power lines are bare: air insulates them, and ceramic or glass insulators hold them away from the pole. A bird can sit on one wire because the current has no loop through its body. Touching two wires, or a wire and the pole, would close a loop: danger! Les fils des lignes électriques sont nus : l’air les isole, et des isolateurs de céramique ou de verre les tiennent loin du poteau. Un oiseau peut se poser sur un fil, car le courant n’a pas de boucle à travers son corps. S’il touchait deux fils, ou un fil et le poteau, il fermerait une boucle : danger!
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Chapter 3Chapitre 3InsulatorsLes isolants

When Insulators Give UpQuand les isolants cèdent

An insulator only protects you if it is dry, clean and in one piece.Un isolant ne te protège que s’il est sec, propre et en bon état.

WaterL’eau

A film of water and dirt on an insulator conducts. Wet wood, wet skin and wet gloves no longer protect you.

Une pellicule d’eau et de saleté sur un isolant conduit le courant. Le bois, la peau et les gants mouillés ne protègent plus.

High voltageHaute tension

Push hard enough and the current forces its way through. Lightning crosses kilometres of air, and a spark jumps from your finger to a doorknob.

Si la poussée est assez forte, le courant force le passage. La foudre traverse des kilomètres d’air, et une étincelle saute de ton doigt à une poignée de porte.

DamageL’usure

A cracked plug or a cable with its plastic worn through leaves the copper bare. Don’t use it: tell an adult.

Une fiche fissurée ou un câble au plastique usé laisse le cuivre à nu. Ne t’en sers pas : avertis un adulte.

A fallen power lineUn fil électrique tombé
Never go near a wire on the ground, or a branch touching a power line, even if it looks harmless. Stay at least 10 metres away and tell an adult, who will call for help. Ne t’approche jamais d’un fil tombé par terre, ni d’une branche qui touche une ligne électrique, même si ça semble sans danger. Reste à au moins 10 mètres et avertis un adulte, qui appellera les secours.
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Chapter 4Chapitre 4In betweenEntre les deux

From Insulator to ConductorD’isolant à conducteur

Materials don’t just say “yes” or “no”: each one lets current through more or less easily.Les matériaux ne disent pas juste « oui » ou « non » : chacun laisse passer le courant plus ou moins facilement.
InsulatorsIsolants
ConductorsConducteurs
Plastic, rubber, glassPlastique, caoutchouc, verre
Dry wood, paperBois sec, papier
Distilled waterEau distillée
SiliconSiliciumsemiconductorsemi-conducteur
Tap waterEau du robinet
Salt water, your bodyEau salée, ton corps
Graphite
Iron, steelFer, acier
Copper, silverCuivre, argent

Not to scale: the best conductors let current through billions of billions of times more easily than the best insulators. Ce n’est pas à l’échelle : les meilleurs conducteurs laissent passer le courant des milliards de milliards de fois plus facilement que les meilleurs isolants.

SemiconductorsLes semi-conducteurs
Silicon sits in the middle. Add a pinch of other atoms and it conducts exactly when we want: that’s how computer chips, LEDs and solar panels work. Le silicium se trouve au milieu. En y ajoutant une pincée d’autres atomes, on le fait conduire exactement quand on veut : c’est ainsi que fonctionnent les puces d’ordinateur, les DEL et les panneaux solaires.
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Chapter 4Chapitre 4In betweenEntre les deux

Guess, Then CheckDevine, puis vérifie

Make your guess first, then tap a card to see the answer.Fais ta prédiction, puis touche une carte pour voir la réponse.
A soda can is covered with paint. Test the painted side: does the lamp light?Une canette est recouverte de peinture. On teste le côté peint : la lampe s’allume-t-elle?CheckVérifie

No! Paint is an insulator. Scratch off a little paint and touch the bare aluminium: now it lights.Non! La peinture est un isolant. Gratte un peu de peinture et touche l’aluminium nu : là, elle s’allume.

A pencil sharpened at both ends: the wires touch the two points.Un crayon taillé aux deux bouts : les fils touchent les deux pointes.CheckVérifie

The lamp glows dimly. The graphite core carries the current from one point to the other. On the wooden sides: nothing.La lampe brille faiblement. La mine de graphite transporte le courant d’une pointe à l’autre. Sur les côtés en bois : rien.

Scissors with plastic handles: conductor or insulator?Des ciseaux à manches de plastique : conducteur ou isolant?CheckVérifie

Both! The steel blades conduct, the plastic handles insulate. It depends where you test.Les deux! Les lames d’acier conduisent, les manches de plastique isolent. Tout dépend de l’endroit testé.

A sock: dry, then soaked in salty water.Un bas : sec, puis trempé dans de l’eau salée.CheckVérifie

Dry: insulator. Wet: weak conductor. The salty water in the fabric makes a path for the current.Sec : isolant. Mouillé : faible conducteur. L’eau salée dans le tissu fait un chemin pour le courant.

Sugar water or salt water: which one lights the LED?Eau sucrée ou eau salée : laquelle allume la DEL?CheckVérifie

Salt water. Sugar dissolves too, but it doesn’t split into charged particles, so sugar water hardly conducts.L’eau salée. Le sucre se dissout aussi, mais il ne se sépare pas en particules chargées : l’eau sucrée conduit très peu.

A gold ring: conductor or insulator?Une bague en or : conducteur ou isolant?CheckVérifie

Conductor. Gold is a metal, and one of the best conductors, just behind silver and copper.Conducteur. L’or est un métal, et l’un des meilleurs conducteurs, juste derrière l’argent et le cuivre.

💡 Test them yourself in the TesterTeste-les toi-même dans le testeur
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Chapter 5Chapitre 5The right materialLe bon matériau

One Object, Several MaterialsUn objet, plusieurs matériaux

Conductors where the current must flow, insulators where hands touch.Des conducteurs là où le courant doit passer, des isolants là où les mains touchent.

A plugUne fiche

  • conductorconducteur brass blades carry the currentdes lames de laiton transportent le courant
  • insulatorisolant plastic body, safe to holdun boîtier de plastique, sans danger à tenir
  • conductorconducteur copper wires inside the corddes fils de cuivre dans le cordon

A light bulbUne ampoule

  • conductorconducteur tungsten filament glows white-hotun filament de tungstène chauffe à blanc
  • insulatorisolant glass bulb around the filamentdu verre autour du filament
  • conductorconducteur metal base and tip bring the currentle culot et le plot de métal amènent le courant
  • insulatorisolant black glass ring keeps them apartun anneau de verre noir les sépare

A power lineUne ligne électrique

  • conductorconducteur aluminium wires, with a steel core for strengthdes fils d’aluminium, avec un cœur d’acier pour la solidité
  • insulatorisolant glass or ceramic insulatorsdes isolateurs de verre ou de céramique
  • insulatorisolant the air around the bare wiresl’air autour des fils nus
🔧 Build them in the Electrician’s WorkshopFabrique-les dans l’atelier de l’électricien
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Chapter 5Chapitre 5The right materialLe bon matériau

Heat Takes the Same RoadLa chaleur prend le même chemin

Good conductors of electricity are usually good conductors of heat too.Les bons conducteurs d’électricité conduisent aussi bien la chaleur, la plupart du temps.
metal: hot! métal : chaud! wood: cool bois : frais
  • The free electrons of metals carry heat as well as current.
  • A metal spoon in hot chocolate is soon hot all the way up. A wooden or plastic spoon stays cool.
  • Saucepans are metal, so the heat reaches the food quickly, with handles of plastic or wood so you can hold them.
  • In winter, metal feels colder than wood at the same temperature: it carries the heat away from your hand faster.
  • Les électrons libres des métaux transportent la chaleur aussi bien que le courant.
  • Une cuillère de métal dans un chocolat chaud devient vite chaude jusqu’au bout. Une cuillère de bois ou de plastique reste fraîche.
  • Les casseroles sont en métal, pour que la chaleur atteigne vite les aliments, avec des poignées de plastique ou de bois pour qu’on puisse les tenir.
  • En hiver, le métal semble plus froid que le bois à la même température : il emporte la chaleur de ta main plus vite.
The odd one outL’exception
Diamond carries heat even better than copper, and yet it is an electrical insulator! Le diamant conduit la chaleur encore mieux que le cuivre, et pourtant c’est un isolant électrique!
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Three big ideasTrois grandes idées

What You’ve LearnedCe que tu as appris

1
Test it in a circuitTeste-le dans un circuit

If the object closes the loop and the lamp lights, it’s a conductor. If not, it’s an insulator.

Si l’objet ferme la boucle et que la lampe s’allume, c’est un conducteur. Sinon, c’est un isolant.

2
Free electrons or ionsÉlectrons libres ou ions

Metals and graphite have free electrons; salty water has ions. Plastic, rubber, glass, ceramic, dry wood and air hold theirs tight.

Les métaux et le graphite ont des électrons libres, l’eau salée a des ions. Le plastique, le caoutchouc, le verre, la céramique, le bois sec et l’air retiennent les leurs.

3
The right materialLe bon matériau

Conductors carry the current. Insulators keep it on its path and protect us, as long as they stay dry and whole.

Les conducteurs transportent le courant. Les isolants le gardent sur son chemin et nous protègent, tant qu’ils restent secs et intacts.

Play the Materials Lab!Joue au labo des matériaux!
TesterLe testeur Quick SortLe tri express Electrician’s WorkshopL’atelier de l’électricien Quiz ← Lesson: ElectricityLeçon : l’électricité
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