Tu veux une activité sciences qui marche à tous les coups, ne demande presque aucun matériel et déclenche des "Wouah !"? Bingo. Avec une pile, deux fils et une petite ampoule, tu vas montrer -- concrètement -- comment l'électricité circule. On construit un circuit électrique simple pas à pas, on comprend ce qu'est un circuit fermé, on évite les pièges classiques et on s'offre quelques variantes ludiques. Ready ?

Pour élargir le champ d'idées autour de cette activité, découvre aussi nos expériences sciences faciles qui complètent parfaitement ce tutoriel.

Objectif de l'expérience (en 2 minutes)

Ce que l'enfant va découvrir

• Circuit fermé / circuit ouvert : la lumière s'allume quand la boucle est complète, s'éteint si on la "casse".
• Rôle de la pile : c'est la "pompe" qui pousse les électrons dans les fils.
• Circulation du courant : l'électricité a besoin d'un chemin continu pour faire briller l'ampoule.
• Notions de base : générateur (pile), récepteur (ampoule), conducteurs (fils), polarité (+/-).

Compétences travaillées

• Observer : comparer "ça marche / ça ne marche pas".
• Raisonner : formuler des hypothèses ("Et si j'inverse les fils ?").
• Vocabulaire scientifique : pile, ampoule, filament, LED, polarité, contact, court-circuit.
• Esprit pratique : dénuder un fil, fixer proprement, stabiliser les connexions.

Matériel nécessaire et alternatives économiques

Liste précise

• 1 pile : AA (1,5 V) ou pile plate 4,5 V (idéale pour la tenue en main).
• 2 fils souples (20-30 cm) -- cuivre multibrins de préférence, extrémités dénudées (?1 cm).
• 1 ampoule :

Ampoule à filament E10

Ampoule à filament E10 (1,5-3,5 V) et, si possible, porte-ampoule (facultatif mais pratique).

LED 5 mm + résistance

LED 5 mm (respecter la polarité) avec, idéalement, une résistance en série de 100-330 ? selon la pile.

Option : ruban adhésif / pâte adhésive pour stabiliser, porte-pile.

Astuce rapide : si tu utilises une LED avec une pile 3 V (CR2032), elle peut s'allumer sans résistance (durée courte). Avec 1,5 V, certaines LED faiblement "forward" peuvent briller faiblement ; avec 4,5 V ou 9 V, ajoute impérativement une résistance pour protéger la LED.

Où trouver le matériel / récup'

• Vieille lampe torche : récupère l'ampoule E10 et parfois le porte-ampoule.
• Guirlande de Noël : petites lampes ou LED à récupérer (attention aux tensions).
• Jouets cassés : souvent des fils et des LED réutilisables.
• Magasins de bricolage / kits scolaires : packs de 10 ampoules E10, porte-ampoules, porte-piles.

Sécurité avant tout

• Uniquement basse tension (pile), jamais le secteur 230 V.
• Supervision adulte : surtout pour dénuder les fils et éviter les courts-circuits.
• Pas de court-circuit volontaire (ne relie pas + et - directement sans récepteur).
• Range le matériel après usage, surtout les piles bouton (risque d'ingestion).

Schéma du circuit électrique (ultra simple)

Représentation

Borne + de la pile -> fil -> culot/borne de l'ampoule -> à travers l'ampoule -> pointe/autre borne de l'ampoule -> fil -> borne - de la pile.

Si tu utilises un porte-ampoule, il offre deux vis/borniers : connecte un fil sur chaque borne, puis relie l'un au + de la pile et l'autre au -.

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Vocabulaire

• Générateur : la pile (source d'énergie).
• Récepteur : l'ampoule (transforme l'énergie électrique en lumière/chaleur).
• Conducteurs : les fils métalliques.
• Polarité : sens + / - (critique pour les LED).

Tutoriel pas-à-pas : allumer l'ampoule

Étape 1 - Préparer les fils

• Dénude 1 cm d'isolant à chaque extrémité.
• Torsade légèrement les brins cuivre pour des contacts fermes.

Étape 2 - Brancher l'ampoule

Ampoule à filament + porte-ampoule

Desserre les deux petites vis, glisse une extrémité de fil sous chaque vis, puis resserre.

Ampoule à filament sans porte-ampoule

Plaque une extrémité de fil contre le culot métallique (partie latérale) et l'autre contre la pointe (petit plot au centre). Stabilise avec du ruban si besoin.

LED (attention polarité)

Identifie la patte longue = anode (+) et la courte = cathode (-). Relie la patte + au + de la pile (via un fil et idéalement une résistance en série), et la patte - au -.

Étape 3 - Fermer le circuit

• Relie l'autre extrémité d'un fil à la borne + de la pile.
• Relie l'autre fil à la borne -.
• Si les contacts sont bons, l'ampoule s'allume immédiatement.

Étape 4 - Vérifier et stabiliser

• Si ça clignote : resserre les contacts, torsade les brins, utilise un porte-pile/porte-ampoule.
• Pour une version "propre" : fixe les fils avec du ruban de masquage ou une pâte adhésive, ou monte le tout sur un carton (percements pour passer les fils).

Pourquoi ça marche ? L'électricité expliquée simplement

Le rôle de la pile

La pile crée une différence de potentiel (une "pente") entre sa borne + et sa borne -. Les électrons "glissent" dans les conducteurs pour rejoindre le point le plus bas (image : toboggan). Tant que la boucle est fermée, les charges circulent et l'ampoule brille.

Ampoule à filament vs LED

• Filament (tungstène) : il chauffe quand le courant passe et émet de la lumière ; assez tolérant aux inversions de polarité à basse tension.
• LED (diode électroluminescente) : très efficace, ne chauffe presque pas, nécessite la bonne polarité (anode au +, cathode au -) et n'aime pas les surtensions. Au-delà de 3 V, prévois une résistance (100-330 ? pour 3-6 V, plus si 9 V) pour limiter le courant.

Circuit ouvert vs fermé (analogie de l'eau)

Imagine un circuit d'eau : si la boucle du tuyau est complète, l'eau circule ; si tu coupes le tuyau, plus de circulation. L'interrupteur, c'est le robinet : ouvert = l'eau passe ; fermé = l'eau s'arrête. Idem pour l'électricité.

Pour relier avec des phénomènes optiques très parlants, jette un oeil à pourquoi le ciel est bleu et à ces illusions d'optique à tester.

Pannes fréquentes : diagnostic express

L'ampoule ne s'allume pas

Mauvais contact

Les fils ne touchent pas la partie métallique (attention au vernis/oxydation). Solution : gratter légèrement, mieux serrer, torsader.

Ampoule grillée

Essaie une autre ampoule. Si tu as mis trop de tension sur une mini-lampe, elle peut claquer.

Tension insuffisante

Une ampoule 3,5 V peut peiner avec une seule pile 1,5 V. Essaie une pile plate 4,5 V ou une ampoule 1,5-2 V.

Piles déchargées

Remplace la pile ou teste avec un autre récepteur (LED) pour vérifier.

Ça clignote ou scintille

• Contacts instables : serre mieux les vis, ajoute du ruban, utilise un porte-ampoule.
• Fils abîmés : remplace s'ils cassent au niveau des brins.

La LED ne s'allume pas

• Polarité inversée : inverse les fils (+/-).
• Pas de résistance avec une pile >3 V : la LED a pu être endommagée ; remplace-la et ajoute une résistance.
• Pile trop faible : une LED blanche demande environ 2,8-3,2 V. Avec 1,5 V, préfère une LED rouge (?1,8-2,2 V) ou deux piles en série avec résistance.

Variantes ludiques pour aller plus loin

Ajouter un interrupteur maison

• Pince à linge conductrice : recouvre les deux mâchoires de papier aluminium ou colle deux punaises métalliques ; raccorde un fil de chaque côté. Quand on pince, le contact se fait : l'ampoule s'allume.
• Trombone + attache parisienne : fixe l'attache sur un carton, le trombone bascule et vient toucher la tête métallique : on/off garanti.

Deux ampoules en série vs en parallèle

Série

La même intensité traverse les deux ampoules ; la tension se répartit -> moins de luminosité pour chacune avec une seule pile.

Parallèle

Chaque ampoule reçoit la même tension que la pile -> plus lumineux, mais la pile se décharge plus vite.

Fais comparer aux enfants : "Laquelle brille le plus ? Pourquoi ?"

Créer une veilleuse en carton

Découpe une façade de maison (carton), perce des petites "fenêtres", place l'ampoule/LED derrière, relie à la pile + interrupteur maison. Recouvre les fenêtres de papier calque pour une lumière douce. C'est une mini lampe d'ambiance que l'enfant a montée lui-même. Pour d'autres usages ludiques de la lumière, explore les jeux nocturnes à la lampe de poche.

Tester différents matériaux : conducteur ou isolant

Prépare une cassure dans le circuit et intercale un matériau : papier alu, trombone, pièce, bois, plastique, gomme... Si l'ampoule s'allume : conducteur ; sinon : isolant. Demande une hypothèse avant chaque test ("À ton avis, le crayon graphite conduit-il ?") puis une conclusion.

Pour varier les plaisirs scientifiques dans le thème de l'énergie, tu peux tenter cet étonnant tuto : oeuf à l'énergie solaire.

Sécurité & bonnes pratiques pédagogiques

Règles d'or

• Jamais de connexion au secteur.
• Pas de court-circuit : ne relie pas directement + et - de la pile sans récepteur (ça chauffe et vide la pile).
• Surveille les piles bouton avec de jeunes enfants.
• Range et recycle les piles usées (boîtes de collecte).

Adapter par âge

Maternelle (PS/MS/GS)

Manipulations guidées, gros éléments (pile plate 4,5 V, pinces crocodile), vocabulaire simple : "chemin complet / cassé".

Cycle 2/3 (CE1-CM2)

Schémas avec symboles, notions de série/parallèle, polarité, introduction à la mesure (si tu as un multimètre).

Différenciation / inclusion

Pictogrammes, pas-à-pas illustré, rôles répartis (lecteur, monteur, testeur). Gestes modulaires (pré-dénuder pour les enfants ayant des difficultés motrices). Pictos couleurs pour +/-. Travail en binômes pour favoriser l'entraide.

Exploitation en classe / à la maison

Fiche d'observation (format prêt à copier)

1. Question : comment allumer une ampoule avec une pile ?
2. Hypothèse : "Si je relie les deux bornes de la pile aux deux parties métalliques de l'ampoule, elle s'allume."
3. Matériel : liste (pile, fils, ampoule/LED, etc.).
4. Protocole : étapes numérotées (préparer les fils -> connecter -> tester -> stabiliser).
5. Résultat : "L'ampoule s'allume quand le circuit est fermé."
6. Conclusion : "Un circuit fermé permet au courant de circuler."
7. Prolongement : test des matériaux conducteurs vs isolants.

Vocabulaire illustré

• Cartes-mots : pile, ampoule, fil, interrupteur, circuit, conducteur, isolant, polarité.
• Jeu de tri : images de circuits ouverts vs fermés.

Évaluation minute

• Vrai/Faux : "Une LED s'allume quel que soit le sens de branchement." (Faux)
• Relie : associe symbole de pile avec "générateur", ampoule avec "récepteur".
• Défi : "Rajoute un interrupteur à ton circuit."

Petites astuces de pro (qui font gagner du temps)

• Pinces crocodile : idéales pour des contacts rapides et fiables.
• Repères couleurs : rouge = +, noir = - (même sur des fils quelconques, un morceau d'adhésif de couleur suffit).
• Planchette de bois / carton plume : perce deux petits trous pour guider les fils, ton circuit devient nomade.
• Porte-ampoule E10 pas cher : évite 90 % des "ça tient pas !".
• Résistances assorties (100, 220, 330 ?) : parfaites pour LED + piles variées.

Questions fréquentes (FAQ)

Quelle pile utiliser ?

Une pile AA 1,5 V suffit pour une petite ampoule 1,5-2 V. Pour plus de marge (et de simplicité en classe), la pile plate 4,5 V est top. Pour LED, une CR2032 (3 V) peut marcher directement (durée courte), sinon 4,5-6 V avec résistance.

Pourquoi mon ampoule ne s'allume pas ?

Le plus souvent, ce sont des contacts mal serrés ou une mauvaise zone de l'ampoule touchée (il faut la partie métallique et le plot). Vérifie aussi la tension (ampoule 3,5 V sur 1,5 V, ça peut ne pas suffire) et l'état de la pile.

Une LED peut-elle remplacer l'ampoule ?

Oui, mais respecte la polarité (patte longue = +) et ajoute une résistance si la tension dépasse 3 V, sous peine de griller la LED.

Est-ce dangereux ?

À basse tension et avec une pile, non si tu évites les courts-circuits et que l'adulte supervise (surtout pour couper/dénuder). Jamais de secteur.

Comment faire un interrupteur simple ?

Pince à linge recouverte d'alu (ou deux punaises) : quand on pince, le métal touche -> circuit fermé. Sinon, un trombone qui bascule sur une attache parisienne.

Série ou parallèle : quelle différence de luminosité ?

En série, la tension se partage : chaque ampoule brille moins. En parallèle, chaque ampoule reçoit la même tension que la pile : plus lumineux, mais la pile se vide plus vite.

Où acheter le matériel à petit prix ?

Magasins de bricolage, fournitures scolaires, sites de kits éducatifs. La récup' (lampes torches HS, guirlandes) est souvent gratuite et très efficace.

Conclusion

Montrer comment allumer une ampoule avec une pile est probablement l'expérience électricité la plus gratifiante pour les enfants : visible, immédiate, maîtrisée. En quelques minutes, ils comprennent la notion clé de circuit fermé, manipulent des composants réels et découvrent qu'un détail comme la polarité change tout avec une LED. En ajoutant un interrupteur maison, en comparant série/parallèle ou en testant des matériaux conducteurs, tu transformes l'essai en mini enquête scientifique. Et surtout, tu leur donnes le goût d'essayer, observer, conclure -- le coeur de la démarche scientifique.

Pour poursuivre avec des activités du même niveau, découvre cette sélection d'expériences scientifiques captivantes et, côté eau/capillarité, l'expérience "arc-en-ciel" ici : expérience de capillarité.

Date : 02/10/25

Auteur : animyjob