Étape 3 : Maîtrise de l'électricité
Comprendre l'électricité statique

Expériences fondamentales :

Frotter différents matériaux ensemble (ambre, fourrure, verre)
Observer l'attraction et la répulsion entre objets chargés
Créer un électroscope rudimentaire avec des feuilles d'or ou d'aluminium

Théorie de base :

Développer une compréhension des charges positives et négatives
Étudier la conservation de la charge électrique
Explorer le concept de champ électrique

Créer des générateurs simples

Générateur électrostatique :

Construire une machine de Wimshurst avec des disques isolants et des brosses métalliques
Créer une bouteille de Leyde pour stocker la charge électrique

Pile voltaïque :

Empiler des disques de cuivre et de zinc séparés par du tissu imbibé d'eau salée
Expérimenter avec différentes solutions électrolytiques pour améliorer l'efficacité

Générateur magnéto-électrique :

Fabriquer des aimants permanents en magnétisant du fer
Construire une bobine de fil de cuivre
Créer un système pour faire tourner l'aimant à l'intérieur de la bobine

Dynamo :

Améliorer le générateur magnéto-électrique avec un commutateur
Expérimenter avec différentes configurations de bobines et d'aimants
Développer un système d'entraînement mécanique efficace (roue à eau, moulin à vent)

Développer des batteries primitives

Pile de Daniell :

Créer deux électrodes (cuivre et zinc) plongées dans des solutions de leurs sels respectifs
Séparer les solutions avec un pont salin fait d'argile poreuse

Batterie au plomb-acide :

Fabriquer des plaques de plomb et de dioxyde de plomb
Préparer une solution d'acide sulfurique comme électrolyte
Assembler les plaques en alternance, séparées par des isolants poreux

Pile sèche :

Créer une cellule avec une tige de carbone entourée de dioxyde de manganèse et de chlorure d'ammonium
Utiliser un boîtier en zinc comme électrode négative
Sceller la pile pour éviter les fuites

Mesure et contrôle de l'électricité

Galvanomètre rudimentaire :

Suspendre une aiguille magnétisée entourée d'une bobine de fil
Calibrer l'instrument pour mesurer le courant électrique

Voltmètre et ampèremètre basiques :

Adapter le galvanomètre avec des résistances appropriées
Créer des échelles de mesure pour la tension et le courant

Rhéostat :

Fabriquer une résistance variable avec un fil enroulé et un curseur mobile

Interrupteurs et commutateurs :

Concevoir des mécanismes simples pour ouvrir et fermer les circuits
Créer des commutateurs pour diriger le courant dans différentes parties d'un circuit

Applications pratiques

Éclairage électrique :

Développer une lampe à arc simple
Expérimenter avec des filaments pour créer une lampe à incandescence rudimentaire

Télégraphe électrique :

Construire un électroaimant
Créer un système de codage (comme le code Morse)
Assembler un émetteur et un récepteur

Moteur électrique simple :

Fabriquer un stator avec des aimants permanents
Créer un rotor avec des bobines de fil
Développer un système de commutation pour maintenir la rotation

Ces développements en électricité fourniront la base pour la création de circuits plus complexes et, finalement, pour l'électronique moderne.

Étape 4 : Création de circuits simples
Fabrication de fils conducteurs

Affinage du cuivre :

Purifier le cuivre extrait à un niveau de pureté élevé
Utiliser des techniques de raffinage électrolytique pour obtenir du cuivre très pur

Étirage du fil :

Créer une filière avec des trous de différents diamètres
Étirer le cuivre à chaud pour obtenir des fils de différentes épaisseurs
Développer des techniques de recuit pour maintenir la flexibilité du fil

Isolation des fils :

Expérimenter avec différents matériaux isolants naturels (fibres végétales, caoutchouc)
Développer des techniques d'enrobage pour une isolation uniforme
Créer des gaines isolantes amovibles pour des connexions flexibles

Conception et construction d'interrupteurs

Interrupteur simple :

Créer deux contacts métalliques séparés
Concevoir un mécanisme pour les rapprocher et les séparer de manière fiable
Expérimenter avec différents matériaux de contact pour une meilleure conductivité

Interrupteur à bascule :

Développer un mécanisme à levier pour un contrôle plus précis
Incorporer un ressort pour un retour automatique à la position initiale

Commutateur rotatif :

Concevoir un disque rotatif avec plusieurs contacts
Créer un mécanisme permettant de sélectionner différents circuits

Création de résistances

Résistances fixes :

Expérimenter avec différents matériaux conducteurs (carbone, alliages métalliques)
Développer des techniques pour contrôler précisément la résistance (longueur, section)
Créer des boîtiers et des systèmes de montage pour les résistances

Résistances variables :

Concevoir un potentiomètre rudimentaire avec un fil résistif et un curseur mobile
Développer des rhéostats pour le contrôle de courants plus importants

Mesure et calibrage :

Créer un pont de Wheatstone pour mesurer précisément les résistances
Développer un système de codage couleur pour identifier rapidement les valeurs

Création de circuits logiques de base

Porte NOT (inverseur) :

Utiliser un transistor (ou un relais électromécanique au début) et une résistance
Vérifier que la sortie est l'inverse de l'entrée

Porte AND :

Combiner des interrupteurs en série pour créer une fonction AND
Évoluer vers une implémentation avec des transistors

Porte OR :

Combiner des interrupteurs en parallèle pour créer une fonction OR
Développer une version à base de transistors

Combinaison de portes :

Créer des circuits plus complexes en combinant ces portes de base
Expérimenter avec des circuits comme le demi-additionneur

Développement de capacités et d'inductances

Capacités :

Créer des condensateurs simples avec deux plaques métalliques séparées par un diélectrique
Expérimenter avec différents matériaux diélectriques pour améliorer les performances

Inductances :

Fabriquer des bobines avec du fil de cuivre enroulé autour d'un noyau
Expérimenter avec différents matériaux de noyau (air, fer) pour modifier l'inductance

Applications pratiques

Circuit RC (Résistance-Capacité) :

Créer un circuit de charge et décharge de condensateur
Utiliser ce circuit pour générer des impulsions temporisées

Circuit RLC (Résistance-Inductance-Capacité) :

Assembler un circuit oscillant
Expérimenter avec différentes fréquences de résonance

Amplificateur simple :

Utiliser un transistor pour amplifier un signal faible
Développer un amplificateur audio rudimentaire

Ces circuits simples formeront la base pour le développement de circuits plus complexes et, finalement, pour la création de composants électroniques avancés.