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Courant électrique #2

 
Ages
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Analogie mécanique du courant électrique. Les charges électriques sont ici des wagons. La pile met en mouvement ces charges tout comme les pousseurs mettent en mouvement les wagons. Une ampoule est une résistance au mouvement des charges tout comme le ferait un frottement pour la circulation des wagons.

On notera sur cette analogie que l'intensité du courant est la même dans tout le circuit. A tension égale, le courant diminue si la résistance augmente. 

Cliquer sur "Lampe2" pour ajouter une résistance dans le circuit.

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  • Disposer d'une première approche de la notion de courant électrique, résistance, générateur (pile).

Scénario pédagogique - Télécharger

L’enseignant prévoit un temps d’expérimentation avec les élèves répartis en groupes. Il prévoit pour chaque groupe le matériel suivant : une pile plate, deux ampoules sur douille, des fils conducteurs, des connecteurs. Il est conseillé d’introduire au préalable le circuit électrique et son schéma conventionnel.

  • Expérimenter 

Les élèves réalisent un montage électrique pour allumer une ampoule, puis deux ampoules.

Chaque groupe rédige un compte rendu d’expérience qui inclut les schémas électriques réalisés et les conclusions.

  • Comprendre

L'enseignant lance l’animation Courant électrique #2. Il identifie les différents éléments présentés.

1- Premier constat : le circuit est fermé. L’ampoule s’allume. L’enseignant introduit le schéma électrique conventionnel. Il explique : quelque chose passe dans l’ampoule, qui ne passe plus si le circuit est ouvert, c’est le courant (se référer à l’animation Circuit électrique).

Suggestion pour aller plus loin : L'enseignant s'appuie sur l’animation Courant électrique pour visualiser ce qui traverse le circuit quand il est fermé sur la pile : les électrons du métal (qu’on pourrait nommer grains d’électricité) se déplacent tous dans un mouvement ordonné imposé par la pile.

2- Ajout d’une deuxième ampoule dans le circuit. Deuxième constat : les ampoules brillent moins. L’enseignant introduit le schéma électrique conventionnel. Que se passerait-il si on rajoutait une 3ième ampoule en série dans le circuit ?

Pourquoi l’intensité lumineuse des ampoules baisse-t-elle à chaque fois qu’on rajoute une ampoule dans le circuit ? Relever les hypothèses des élèves.

3- Pour comprendre la notion de courant électrique,  l’enseignant introduit une analogie mécanique (cliquer sur le bouton « Analogie mécanique »). Il identifie les différents éléments de la scène : des wagons forment un train continu sur une voie ferroviaire fermée, des « pousseurs » entraînent les wagons avec une force constante, un obstacle le long de la voie impose un frottement qui ralentit le train.

L’enseignant questionne les élèves pour identifier l'analogie entre le circuit électrique et le train en mouvement. Les petites boules rouges correspondent aux électrons ou « grain d’électricité », les pousseurs forment la pile, la résistance provoquée par l'obstacle à l'ampoule, le nombre de wagons qui passent en un temps donné devant un observateur placé au bord du circuit correspond à l'intensité du courant.

L’enseignant connecte la 2ème lampe. Que constater ? Les wagons ralentissent, les pousseurs n’ont pas assez d’énergie pour pousser plus fort et maintenir le debit précédent des wagons. L'intensité du courant diminue.

  • Synthétiser

L‘enseignant synthétise le sujet, il ordonne les différentes idées élaborées par les élèves, il fait le point sur les erreurs commises et les fausses intuitions.