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A physics lesson

Une leçon de physique

MagnetsLes aimants

Poles, domains and electromagnets

Pôles, domaines et électroaimants

How can a magnet pull a paperclip without even touching it?

Comment un aimant peut-il attirer un trombone sans même y toucher?

A horseshoe magnet holding two chains of paperclipsUn aimant en fer à cheval qui retient deux chaînes de trombonesNS

ChapterChapitre 1Poles and the magnetic fieldLes pôles et le champ magnétique

Two poles, always

Toujours deux pôles

Whatever its shape, a magnet always has two poles: a north pole (N) and a south pole (S).

Peu importe sa forme, un aimant possède toujours deux pôles : un pôle nord (N) et un pôle sud (S).

  • The pull is strongest at the poles, near the ends.
  • Bar, horseshoe or flat fridge magnet: each one has an N and an S.
  • A compass needle is a tiny magnet. Its N end turns toward the north.
  • C’est aux pôles, près des bouts, que l’attraction est la plus forte.
  • Aimant droit, en fer à cheval ou aimant de frigo : chacun a un N et un S.
  • L’aiguille d’une boussole est un petit aimant. Son bout N se tourne vers le nord.
Four kinds of magnets: bar, horseshoe, compass needle, fridge magnetQuatre sortes d’aimants : droit, en fer à cheval, aiguille de boussole, aimant de frigoSNbar magnetaimant droitNShorseshoe magnetaimant en fer à chevalcompass needleaiguille de boussole🍓fridge magnetaimant de frigo

ChapterChapitre 1Poles and the magnetic fieldLes pôles et le champ magnétique

Attract or repel?

S’attirer ou se repousser?

Bring two magnets close together. What happens depends on which poles face each other.

Approche deux aimants l’un de l’autre. Ce qui se passe dépend des pôles qui se font face.

Different poles attract.
Identical poles repel.Des pôles différents s’attirent.
Des pôles identiques se repoussent.

That’s why two magnets can only attract each other in certain positions. Turn one around and they push apart!

Voilà pourquoi deux aimants ne peuvent s’attirer que dans une certaine position. Retourne-en un et ils se repoussent!

Try it in ExploreEssaie-le dans Explorer

Three pairs of magnets: opposite poles attract, identical poles repelTrois paires d’aimants : les pôles différents s’attirent, les pôles identiques se repoussentNSNSS faces N: they attractS fait face à N : ils s’attirentNSSNS faces S: they repelS fait face à S : ils se repoussentSNNSN faces N: they repelN fait face à N : ils se repoussent

ChapterChapitre 1Poles and the magnetic fieldLes pôles et le champ magnétique

Break a magnet… get more magnets!

Brise un aimant… et obtiens d’autres aimants!

You can never get a north pole all by itself.

On ne peut jamais obtenir un pôle nord tout seul.

  • Cut a magnet in two: each piece has its own N and S.
  • Cut it in four: you get four magnets, so four north poles and four south poles.
  • The new ends attract each other, so the pieces want to snap back together.
  • Coupe un aimant en deux : chaque morceau a son pôle N et son pôle S.
  • Coupe-le en quatre : tu obtiens quatre aimants, donc quatre pôles nord et quatre pôles sud.
  • Les nouveaux bouts s’attirent : les morceaux veulent se recoller.
Cut it in 8 pieces: how many north poles?Coupé en 8 morceaux : combien de pôles nord?CheckVérifie

Eight! Every piece is a whole magnet.Huit! Chaque morceau est un aimant complet.

A magnet cut into two, then four pieces: each piece has a north and a south poleUn aimant coupé en deux, puis en quatre : chaque morceau a un pôle nord et un pôle sudSN1 magnet1 aimantSNSN2 pieces = 2 magnets2 morceaux = 2 aimantsSNSNSNSN4 pieces = 4 magnets4 morceaux = 4 aimants

ChapterChapitre 1Poles and the magnetic fieldLes pôles et le champ magnétique

The magnetic field

Le champ magnétique

The invisible space around a magnet, where it can push or pull, is its magnetic field.

L’espace invisible autour d’un aimant, où il peut attirer ou repousser, s’appelle son champ magnétique.

  • Field lines come out of the N pole and curve around into the S pole. Compasses line up along them.
  • Near the poles the lines are crowded: the field is strongest there.
  • Move away and the pull drops off fast.
  • The field goes right through paper, wood, plastic, water and even your hand.
  • Les lignes de champ sortent du pôle N et font le tour jusqu’au pôle S. Les boussoles s’alignent sur elles.
  • Près des pôles, les lignes sont serrées : c’est là que le champ est le plus fort.
  • Quand on s’éloigne, l’attraction diminue très vite.
  • Le champ traverse le papier, le bois, le plastique, l’eau et même ta main.

Feel it in the MazeSens-le dans le Labyrinthe

Field lines leave the north pole and curve around into the south pole; compasses follow themLes lignes de champ sortent du pôle nord et rejoignent le pôle sud; les boussoles les suiventSN

ChapterChapitre 2What do magnets attract?Qu’est-ce qu’un aimant attire?

Not every metal!

Pas tous les métaux!

People often think magnets attract all metal objects. That’s wrong! Magnets only attract objects that contain iron, cobalt or nickel.

On pense souvent que les aimants attirent tous les objets métalliques, mais c’est faux! Les aimants n’attirent que les objets qui contiennent du fer, du cobalt ou du nickel.

Attracted

Attirés

  • 📎 paperclip (steel)
  • 🔩 nail and screws (iron, steel)
  • 🥫 food can (steel)
  • 🪙 $2 coin (nickel ring)
  • 🔋 battery (steel case)
  • 📎 trombone (acier)
  • 🔩 clou et vis (fer, acier)
  • 🥫 boîte de conserve (acier)
  • 🪙 pièce de 2 $ (anneau de nickel)
  • 🔋 pile (enveloppe d’acier)

Not attracted

Pas attirés

  • 💍 gold ring (gold)
  • 🔌 electric wire (copper)
  • 🥤 soda can (aluminium)
  • 🍾 bottle (glass)
  • ✏️ pencil (wood, graphite)
  • 💍 bague (or)
  • 🔌 fil électrique (cuivre)
  • 🥤 canette (aluminium)
  • 🍾 bouteille (verre)
  • ✏️ crayon (bois, graphite)

ChapterChapitre 2What do magnets attract?Qu’est-ce qu’un aimant attire?

Tricky objects

Des objets surprenants

Guess first, then tap a card to check.

Devine d’abord, puis touche une carte pour vérifier.

A $2 coinUne pièce de 2 $CheckVérifie

Yes!Oui! Its outer ring is nickel or nickel-plated steel.Son anneau extérieur est en nickel ou en acier nickelé.

A pennyUne cenneCheckVérifie

It depends on the year! Older pennies are mostly copper and don’t stick. Most pennies made from 2000 on have steel inside and do.Ça dépend de l’année! Les vieilles cennes sont surtout en cuivre et ne collent pas. La plupart de celles fabriquées à partir de 2000 contiennent de l’acier et collent.

A stainless steel forkUne fourchette en acier inoxydableCheckVérifie

Sometimes! Some kinds of stainless steel stick and some don’t. Test the forks at home.Parfois! Certaines sortes d’acier inoxydable collent, d’autres non. Teste les fourchettes à la maison.

A food canUne boîte de conserveCheckVérifie

Yes!Oui! It’s steel with a thin coat of tin. But a soda can is aluminium: no!Elle est en acier recouvert d’étain. Mais une canette de boisson gazeuse est en aluminium : non!

A batteryUne pileCheckVérifie

Yes!Oui! Most batteries have a thin steel case.La plupart des piles ont une mince enveloppe d’acier.

A gold ringUne bague en orCheckVérifie

No.Non. Gold is a metal, but it is not magnetic.L’or est un métal, mais il n’est pas magnétique.

Play Sticky or not?Joue à Attiré ou pas?

ChapterChapitre 3Inside a magnet: domainsDans un aimant : les domaines

Tiny magnets inside

De minuscules aimants à l’intérieur

In some metals, the atoms are grouped in tiny units called domains. Each domain acts like a minuscule magnet.

Dans certains métaux, les atomes sont placés en petites unités appelées domaines. Chaque domaine agit comme un minuscule aimant.

  • In an ordinary piece of iron, the domains point every which way. Their pulls cancel out: the metal is not magnetized.
  • When the domains line up, all the tiny magnets pull together: the metal is magnetized.
  • Copper, gold and aluminium have no domains to line up. That’s why magnets don’t attract them.
  • Dans un morceau de fer ordinaire, les domaines pointent dans tous les sens. Leurs forces s’annulent : le métal n’est pas magnétisé.
  • Quand les domaines s’alignent, tous les petits aimants tirent ensemble : le métal est magnétisé.
  • Le cuivre, l’or et l’aluminium n’ont pas de domaines à aligner. C’est pourquoi les aimants ne les attirent pas.

Line up domains yourselfAligne toi-même les domaines

Two pieces of iron: one with domains pointing every which way, one with domains all lined upDeux morceaux de fer : l’un avec des domaines dans tous les sens, l’autre avec des domaines tous alignésDomains not aligned: not magnetizedDomaines non alignés : pas magnétiséSNDomains aligned: magnetized!Domaines alignés : magnétisé!

ChapterChapitre 3Inside a magnet: domainsDans un aimant : les domaines

Permanent or temporary?

Permanent ou temporaire?

Some magnets stay magnets. Others are only magnets for a while.

Certains aimants le restent. D’autres ne sont des aimants que pour un moment.

Permanent magnetAimant permanentTemporary magnetAimant temporaire
Made ofFait dean alloy of special metalsun alliage de métaux particuliersiron or steel (a nail, a paperclip)fer ou acier (un clou, un trombone)
DomainsDomainesalways lined up, almost impossible to changetoujours alignés, presque impossibles à changerlined up only near a magnet or a currentalignés seulement près d’un aimant ou d’un courant
How longDuréefor yearsdes annéesiron: a short time; steel: longerfer : peu de temps; acier : plus longtemps
ExamplesExemplesfridge magnet, compass needleaimant de frigo, boussolemagnetized paperclip, electromagnettrombone magnétisé, électroaimant
A magnet holding paperclips that have become magnetized and hold each otherUn aimant retient des trombones devenus magnétisés, qui se retiennent les uns les autrespermanent magnetaimant permanentNSmagnetizedtrombonespaperclipsmagnétisés

ChapterChapitre 3Inside a magnet: domainsDans un aimant : les domaines

Magnets with a memory

Des aimants qui ont de la mémoire

Every day, millions of people use magnets without knowing it.

Tous les jours, des millions de personnes utilisent des aimants sans le savoir.

  1. A computer’s hard drive is covered with a material whose domains, at first, are not lined up.
  2. When you save a file, the write head makes a magnetic field that lines up the domains, one way or the other, in a code.
  3. Later, the computer reads the code back from the directions of the domains.
  1. Le disque dur d’un ordinateur est recouvert d’un matériau dont les domaines, au départ, ne sont pas alignés.
  2. Quand on enregistre un fichier, la tête d’écriture produit un champ magnétique qui aligne les domaines, dans un sens ou dans l’autre, selon un code.
  3. Plus tard, l’ordinateur relit ce code grâce à la direction des domaines.
A hard drive platter: a ring of tiny domains pointing one way or the other stores informationLe plateau d’un disque dur : un anneau de petits domaines orientés dans un sens ou dans l’autre garde l’informationwritetêteheadd’écriture

ChapterChapitre 4ElectromagnetsLes électroaimants

A magnet you can switch on and off

Un aimant qu’on peut allumer et éteindre

An electromagnet is a very strong magnet made by sending electric current through a coil of wire wound around an iron core.

Un électroaimant est un aimant très puissant, créé en envoyant du courant dans une bobine enroulée autour d’un noyau de fer.

  • The current in the coil makes a magnetic field.
  • That field lines up the domains in the iron core, which becomes a strong magnet.
  • Switch off the current and the paperclips drop: it’s a temporary magnet.
  • Le courant dans la bobine produit un champ magnétique.
  • Ce champ aligne les domaines du noyau de fer, qui devient un aimant puissant.
  • Coupe le courant et les trombones tombent : c’est un aimant temporaire.
An electromagnet: two batteries, a switch, and a coil of wire around a nail holding paperclipsUn électroaimant : deux piles, un interrupteur et une bobine de fil autour d’un clou qui soulève des trombones+−1.5 V1,5 V+−1.5 V1,5 Vswitchinterrupteurcoilbobine(turns of wire)(spires)iron corenoyau de fer(nail)(clou)paperclipstrombonesbatteriespiles

ChapterChapitre 4ElectromagnetsLes électroaimants

Experiment: a battery with muscle!

Expérience : une pile qui a de la force!

Goal: build an electromagnet and find out what makes it stronger.

But : fabriquer un électroaimant et découvrir ce qui le rend plus puissant.

Materials

Matériel

  • 2 batteries, 1.5 V (size C or D)
  • 1 metre of electric wire, stripped at the ends
  • tape
  • a steel or iron nail
  • paperclips
  • 2 piles de 1,5 V (taille C ou D)
  • 1 fil électrique de 1 mètre, dénudé aux extrémités
  • du ruban adhésif
  • un clou en acier ou en fer
  • des trombones

Steps

Manipulations

  1. A. Wind the wire around the nail, count the turns, connect the batteries and lift as many paperclips as you can.
  2. B. Add 10 turns. Predict first: what will happen?
  3. C. Use 20 turns fewer than in B. Predict, then test.
  4. D. While paperclips are hanging, disconnect a wire. What happens?
  1. A. Enroule le fil autour du clou, compte les spires, branche les piles et soulève le plus de trombones possible.
  2. B. Ajoute 10 spires. Prédis d’abord : que va-t-il se passer?
  3. C. Fais 20 spires de moins qu’en B. Prédis, puis teste.
  4. D. Pendant que des trombones sont suspendus, débranche un fil. Que se passe-t-il?

Do the experiment in Magnet LabFais l’expérience dans le Labo des aimants

ChapterChapitre 4ElectromagnetsLes électroaimants

What we found

Nos résultats

In Magnet Lab, with 2 new batteries. Your real numbers will be a little different, but the pattern is the same.

Dans le Labo des aimants, avec 2 piles neuves. Tes vrais résultats seront un peu différents, mais la tendance sera la même.

Bar chart: 5 turns lift 2 paperclips, 15 turns lift 7, 25 turns lift 12Diagramme : 5 spires soulèvent 2 trombones, 15 spires en soulèvent 7, 25 spires en soulèvent 1225 turns5 spires715 turns15 spires1225 turns25 spirespaperclipstrombones

The more turns, the stronger the electromagnet.Plus le nombre de spires est élevé, plus l’électroaimant est puissant.

  • D. Disconnect a wire and the paperclips fall: no current, no magnet.
  • Wind the wire around a pencil instead: no paperclips at all. There’s no iron, so no domains to line up.
  • D. On débranche un fil et les trombones tombent : pas de courant, pas d’aimant.
  • Enroule plutôt le fil autour d’un crayon : aucun trombone. Il n’y a pas de fer, donc pas de domaines à aligner.

ChapterChapitre 4ElectromagnetsLes électroaimants

Magnet or electromagnet?

Aimant ou électroaimant?

Electromagnets are used wherever we need to switch a magnet on and off. Guess, then tap to check.

On utilise des électroaimants partout où il faut allumer et éteindre un aimant. Devine, puis touche pour vérifier.

A scrapyard crane lifting old carsUne grue de dépotoir qui soulève de vieilles autosCheckVérifie

Electromagnet. Turn off the current and the metal drops. It also sorts iron from other metals.Électroaimant. On coupe le courant et le métal tombe. Ça permet aussi de séparer le fer des autres métaux.

A fire door held open in a school hallwayUne porte coupe-feu tenue ouverte dans un corridor d’écoleCheckVérifie

Electromagnet. When the fire alarm rings, the current stops and the door swings shut.Électroaimant. Quand l’alarme sonne, le courant est coupé et la porte se ferme.

An apartment door the tenant unlocks with a buttonUne porte d’immeuble que le locataire déverrouille avec un boutonCheckVérifie

Electromagnet. The button cuts the current, so the door lets go.Électroaimant. Le bouton coupe le courant, alors la porte se libère.

A fridge door that resists when you open itUne porte de frigo qui résiste quand on l’ouvreCheckVérifie

Permanent magnet. A magnetic strip hidden in the rubber seal pulls on the steel.Aimant permanent. Une bande aimantée cachée dans le joint de caoutchouc attire l’acier.

A compass needleL’aiguille d’une boussoleCheckVérifie

Permanent magnet. It needs no battery to point north.Aimant permanent. Elle n’a besoin d’aucune pile pour pointer vers le nord.

The speaker in your headphonesLe haut-parleur de tes écouteursCheckVérifie

Both! A small electromagnet pushes and pulls on a permanent magnet to make sound.Les deux! Un petit électroaimant attire et repousse un aimant permanent pour faire du son.

Three big ideas

Trois grandes idées

What you’ve learned

Ce que tu as appris

1

Two poles

Deux pôles

Different poles attract, identical poles repel. Break a magnet and every piece has an N and an S.

Des pôles différents s’attirent, des pôles identiques se repoussent. Brise un aimant : chaque morceau a un N et un S.

2

Domains

Les domaines

Lined-up domains make a metal magnetized. Only iron, cobalt and nickel are attracted.

Des domaines alignés rendent un métal magnétisé. Seuls le fer, le cobalt et le nickel sont attirés.

3

Electromagnets

Les électroaimants

Current in a coil around an iron core. More turns, more strength. No current, no magnet.

Du courant dans une bobine autour d’un noyau de fer. Plus de spires, plus de force. Pas de courant, pas d’aimant.

Now play Magnet Lab

Maintenant, joue au Labo des aimants

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